中国マカオ科技大学の惑星科学者Xiandi Zengが率いる研究チームが、月面で発見されたヘマタイト（Fe₂O₃）の形成原因を解明した。
月には大気と酸素が存在しないため、鉄の酸化によって生成されるヘマタイトの存在は謎だった。研究チームは実験室で酸素および水素照射実験を実施し、地球から漏れ出る酸素が月極地でのヘマタイト形成に関与していることを実証した。
満月時に月が地球の磁気尾を通過する際、地球の酸素イオンが月を爆撃し、同時に地球の影により太陽風の99パーセントが遮断される。この状況が月に約5日間継続し、水素爆撃の減少とともに酸化環境を作り出す。
実験では輝石、オリビン、イルメナイト、トロイライト、鉄隕石、磁鉄鉱（Fe₃O₄）を使用し、酸素イオンが金属鉄、イルメナイト、トロイライトを酸化することを確認した。この研究結果はGeophysical Research Lettersに掲載された。
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The Moon Is Rusting, And It’s All Earth’s Fault
【編集部解説】
この発見は、宇宙科学の常識を覆す重要な意味を持っています。これまで月は「死んだ天体」と考えられてきましたが、実際には地球との間で活発な物質交換が続いていることが明らかになりました。
月面でヘマタイトが発見されること自体が驚きでした。ヘマタイトは鉄の酸化物、つまり「錆び」ですが、酸化には酸素が必要です。しかし月には大気がなく、太陽風に含まれる水素は酸化を阻害する還元剤として作用するため、理論上は錆びが生成されるはずがありませんでした。
今回の研究で注目すべきは、地球の磁気尾が果たす役割です。満月の際、月は地球の磁気尾を通過し、この時に地球大気から漏れ出た酸素イオンが月面に到達します。同時に地球の影により太陽風の99パーセントが遮断されるため、通常なら酸化を妨げる水素の影響が大幅に減少します。
この現象は月に1回約5日間という限定的な期間に発生しますが、地球に磁場が形成された約40億年前から断続的に発生し、特に約24億年前の大酸化イベント以降、活発になった可能性があります。つまり、月のヘマタイトは地球大気の酸素濃度変化を記録した「化石」として機能している可能性があるのです。
特に興味深いのは、約24億年前の大酸化イベントとの関連性です。この時期に地球大気に酸素が急増しましたが、月面のヘマタイト分析により、その詳細な経過を解明できるかもしれません。
この研究は将来の月探査にも影響を与えます。NASAのVIPERローバーや、インド宇宙研究機関（ISRO）が計画するチャンドラヤーン4号、中国の嫦娥7号といった将来の月極域探査ミッションでは、ヘマタイトの詳細分析が重要な目標となるでしょう。また、月面で発見される水の一部がヘマタイト還元の副産物である可能性も示唆されており、将来の月面基地建設における水資源確保の新たな視点を提供しています。
【用語解説】
ヘマタイト（Fe₂O₃）
鉄の酸化物の一種で、一般的に「赤鉄鉱」と呼ばれる鉱物である。地球上では最も一般的な鉄鉱石の一つで、赤褐色の外観を持つ。酸素と鉄が結合して形成される錆びの主成分でもある。
磁気尾
太陽風が惑星の磁気圏と相互作用することで、太陽とは反対側に形成される細長い磁場構造である。地球の場合、この磁気尾は月軌道よりもはるかに遠くまで延びており、満月時に月がこの領域を通過する。
太陽風
太陽から放出される高エネルギー粒子の流れで、主に陽子と電子から構成される。月のような磁気圏を持たない天体の表面に直接衝突し、化学反応に影響を与える。
レゴリス
天体表面を覆う細かい岩石や鉱物の破片層である。月面のレゴリスは、長期間にわたる隕石衝突や太陽風の影響により形成された。
大酸化イベント
約24億年前に地球大気中の酸素濃度が急激に上昇した地球史上最大の環境変化の一つである。シアノバクテリアの光合成活動が主な原因とされている。
【参考リンク】
マカオ科技大学（外部）
中国マカオ特別行政区にある総合大学で、科学技術分野の研究で知られる。
Geophysical Research Letters（外部）
アメリカ地球物理学連合が発行する査読付き科学雑誌で、地球科学分野の最新研究成果を掲載。
【参考記事】
Earth Wind‐Driven Formation of Hematite on the Lunar Surface（外部）
ScienceAlertの記事が基にした一次情報源の科学論文。
The Moon is rusting — thanks to ‘wind’ blown all the way from Earth（外部）
科学誌Natureによる解説記事。今回の研究成果を、2020年のインド探査機によるヘマタイト発見の経緯と結びつけ、科学的文脈の中で分かりやすく解説している
Mysterious moon rust explained by oxygen coming from Earth（外部）
サイエンスニュースサイトPhys.orgによる、一般読者向けの解説記事。
【編集部後記】
月が地球の影響で錆びているという今回の発見は、私たちが宇宙をどう捉えるかを根本的に変える可能性があります。40億年もの間、地球と月が化学的に交流し続けてきたという事実に、皆さんはどのような想いを抱かれるでしょうか。夜空を見上げる時、月はもはや孤立した天体ではなく、地球と密接につながった「パートナー」として映るのではないでしょうか。
また、月面の錆びが地球大気の歴史を記録しているとすれば、将来の月探査で私たちの惑星の過去についてどんな新事実が明らかになるか、一緒に想像してみませんか。宇宙科学の進歩とともに、私たちの宇宙観も進化し続けています。
