Last Updated on 2025-04-28 10:37 by admin
NASAのゴダード宇宙飛行センターの研究者Li Hsia Yeoらのチームは、太陽の荷電粒子（太陽風）が月面で水を生成している可能性を実験的に証明した。この研究は2025年3月17日に「Journal of Geophysical Research: Planets」に掲載された。
研究チームは1972年に採取されたアポロ17の月の土壌サンプルを用いて、小型粒子加速器で模擬太陽風を照射する実験を行った。この実験では約8万年分の太陽風への曝露を再現した。
太陽風による水の生成メカニズムは、太陽から時速100万マイル（約160万km）以上の速度で放出される水素陽子が月のレゴリス（月の表土）に衝突し、電子を獲得して水素原子に変わる。これらの水素原子が月面の鉱物（シリカなど）と相互作用して水酸基（OH）や水（H₂O）を形成するというものである。
この発見は、1960年代から推測されていた太陽風による月面での水生成理論を裏付けるものとなった。研究チームは実験において、地球の湿気による汚染を避けるため、月のサンプルを真空中で密封するという独自の方法を採用した。
月の水の存在は、NASAの「LCROSS」ミッションによって2009年に月の南極クレーターで確認されており、月の土壌の約5%が水で構成されていることが分かっている。今回の研究は、その水の起源の一つが太陽風である可能性を強く示すものである。
NASAは2025年2月27日に月の水資源を探査する「Lunar Trailblazer」探査機をSpaceXのFalcon 9ロケットで打ち上げたが、打ち上げ後12時間で電力系統の問題が発生し、現在も通信回復に努めている。
from:The Sun Might Be Making Water on the Moon – New Research Reveals All!
【編集部解説】
皆さん、月面に水が存在することは知られていましたが、その起源については長年謎に包まれていました。今回NASAの研究チームが、太陽から放出される荷電粒子の流れ「太陽風」が月面で水を生成している可能性を実験的に証明しました。
この発見は1960年代から提唱されていた仮説を裏付けるものです。太陽風に含まれる水素陽子が月の表土（レゴリス）に含まれる酸素と化学反応を起こし、水酸基（OH）や水分子（H₂O）を形成するというメカニズムが、ついに実験室で再現されたのです。
研究を率いたNASAゴダード宇宙飛行センターのLi Hsia Yeo氏は「月の土壌と太陽から常に放出されている水素という基本的な成分だけで、水を生成できる可能性があることは驚くべきことです」と述べています。
画期的な実験方法
研究チームの実験手法も注目に値します。これまでの実験と大きく異なるのは、地球の湿気による汚染を完全に排除した点です。Yeo氏とJason McLain氏は、太陽風を模擬する粒子ビーム装置、真空環境、分子検出器をすべて一つの密閉された装置内に収めました。
アポロ17ミッションで1972年に採取された月の土壌サンプルを加熱処理して地球由来の水分を除去した後、模擬太陽風を照射する実験を行いました。わずか数日間の実験で約8万年分の太陽風曝露を再現したのです。
月の水の日周期変動
興味深いのは、月面の水が日周期で変動することです。朝の涼しい時間帯には水の信号が強く、日中の高温時には弱まり、夜になるとまた強くなります。
もし水の主な供給源が微小隕石の衝突だけであれば、新たな衝突が起きるまで水の量は減少し続けるはずです。しかし観測データでは、一部が宇宙空間に失われるにもかかわらず、水の量が毎日基準値に戻っています。これは太陽風が継続的に水を供給している証拠と考えられます。
月探査の未来を変える発見
この発見はNASAのアルテミス計画など、将来の月探査ミッションに大きな影響を与える可能性があります。
月の南極には永久影領域に水氷が存在すると考えられていますが、今回の研究は太陽の当たる領域でも微量ながら水が生成され続けていることを示しています。これは宇宙飛行士の生命維持や燃料生成など、現地資源利用（ISRU）戦略に新たな可能性をもたらします。
また、この発見は月だけでなく、水星や小惑星など、大気や強力な磁場を持たない他の天体にも応用できる知見です。太陽風と天体表面の相互作用による化学プロセスの理解は、生命に不可欠な水の生成・消失メカニズムの解明にもつながります。
技術的な意義と今後の展望
この研究の技術的な意義は、単に月面の水の起源を解明しただけではありません。真空環境での精密な実験手法の開発は、今後の宇宙環境シミュレーション研究にも応用できるでしょう。
また、太陽風による水生成プロセスの理解は、将来的には人工的に同様のプロセスを促進・制御する技術開発にもつながる可能性があります。例えば、月面基地での水資源確保のために、太陽風の捕集効率を高める特殊な表面材料の開発などが考えられます。
NASAは2025年2月27日に月の水資源を探査する「Lunar Trailblazer」探査機を打ち上げましたが、打ち上げ後12時間で電力系統の問題が発生し、現在も通信回復に努めています。月は地球から最も近い天体であり、そこでの水の挙動理解は、火星など他の惑星探査にも重要な知見をもたらします。
太陽と月の相互作用が生み出す水の物語は、宇宙における資源利用の可能性を広げるとともに、私たちの宇宙観をも変える大きな一歩となりそうです。
【用語解説】
太陽風（Solar Wind）:
太陽から絶えず放出される荷電粒子（主に水素イオン）の流れ。時速100万マイル（約160万km）以上の速度で宇宙空間に放出されている。
レゴリス（Regolith）:
月の表面を覆う細かい砂や塵の層。岩石が微小隕石の衝突によって粉砕されてできた物質で、月の表土とも呼ばれる。
水酸基（OH）:
水素原子と酸素原子が結合した化学構造。水（H₂O）の前駆体となる。
NASAゴダード宇宙飛行センター（GSFC）:
アメリカ合衆国メリーランド州グリーンベルトに位置するNASAの主要研究施設。1959年に設立され、地球観測や宇宙科学の研究・ミッション管理を担当している。
Lunar Trailblazer（ルナー・トレイルブレイザー）:
2025年2月27日にSpaceXのFalcon 9ロケットで打ち上げられたNASAの月探査機。月の水資源を詳細にマッピングすることを目的としているが、現在は電力系統の問題で通信が途絶えている状態。
【参考リンク】
NASA（アメリカ航空宇宙局）（外部）
アメリカの宇宙開発を担当する政府機関。月や火星の探査、宇宙望遠鏡の運用など幅広い宇宙科学ミッションを実施している。
NASAゴダード宇宙飛行センター（外部）
地球観測や宇宙科学研究を担当するNASAの主要施設。今回の月の水に関する研究を主導した。
JAXA宇宙科学研究所（外部）
日本の宇宙科学研究の中核を担う機関。太陽風による水生成のメカニズムに関する研究も行っている。
【参考動画】
【編集部後記】
月面の水が太陽風から生まれているという発見、皆さんはどう感じましたか？宇宙空間で最も身近な物質「水」が、太陽と月の静かな相互作用から生まれているという事実は、宇宙の神秘を感じさせますね。もし月面基地が実現したら、この水を利用してどんな技術が生まれるでしょうか？宇宙での資源利用について考えてみると、地球上の資源問題への新たな視点も得られるかもしれません。皆さんの宇宙への好奇心が、少しでも広がれば嬉しいです。
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