月のマグマの海

月のマグマオーシャン（LMO ）は、月面に存在していたと考えられている溶融岩石の層です。LMOは、月の形成時（約45億年または44億年前^{[ 1 ]}）から、その後数千万年または数億年にわたって月面に存在していたと考えられています。LMOは、原始地球と別の惑星との巨大衝突の後に月が比較的急速に形成されたことによる熱力学的結果です。月が巨大衝突の破片から集積するにつれて、重力ポテンシャルエネルギーが熱エネルギーに変換されました。月の急速な集積（約1ヶ月から1年）により^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]、}熱エネルギーは月面を通して熱放射するのに十分な時間がなかったため、閉じ込められました。その後のLMOの熱化学的進化は、月の大部分が斜長岩質の地殻、ユーロピウム異常、およびKREEP物質を説明する。

LMOは、1970年に2つのグループがアポロ11号のサンプルコレクションで見つかった斜長岩の破片を分析した後、最初に提案されました。^{[ 5 ] [ 6 ]} Woodらは、分析にバルクサンプル10085の破片を使用しました。^{[ 7 ]}アポロ計画中に見つかった鉄質斜長岩（FAN）岩石は、主に（90%以上）斜長石という鉱物で構成されています。^{[ 8 ]}より具体的には、月で見つかったFAN岩石は、斜長石のカルシウム（Ca）端成分（つまり、灰長石）で構成されています。^{[ 9 ]}これは、月の斜長岩の純度と灰長石の結晶化温度が一般的に高いという事実から、少なくとも月の上層部は過去に溶融していたことを示唆しています。^{[ 10 ]}

LMOの初期状態を検討する際には、化学組成、深度、温度という3つの重要なパラメータがあります。これら3つのパラメータは、熱化学的進化を大きく左右します。LMOの場合、これらの初期条件のそれぞれに不確実性が伴います。典型的な初期化学組成は、SiO₂ 47.1% _、 MgO 33.1%、FeO 12.0%、Al₂O₃ 4.0% _、CaO 3.0%（他の分子からの寄与はわずか）であり、初期深度は1,000 km、基底温度は1,900 Kです。^{[ 16 ]}

LMOから結晶化する鉱物の正確な順序は、その初期状態（化学組成、深さ、温度など）によって決まります。理想化されたボーエンの反応系列に従うと、一般的に最初にカンラン石が結晶化し、次に斜方輝石が結晶化すると考えられます。これらの鉱物は周囲のマグマよりも密度が高いため、集積物としてLMOの底に沈みます。そのため、LMOは最初は下から上に向かって固化すると考えられます。LMOの約80%が結晶化すると、斜長石が他の鉱物とともに結晶化します。主に斜長石からなる月の岩石（すなわち、斜長岩）が形成され、月の表面に向かって浮上し、原始地殻を形成します。^{[ 6 ]}マントルと斜長岩質地殻の間に残る溶融物の残滓は、カリウム（K）、希土類元素（REE）、リン（P）などの不適合（溶融促進）元素に富んでおり、固化してurKREEP層と呼ばれるものを形成した。^{[ 23 ]}

LMOは月の形成後、数千万年から数億年続いた可能性がある。月は、太陽系で最も古い固体として知られているカルシウム・アルミニウムに富む包有物（CAI）の形成から5200万年から1億5200万年後に形成されたと推定されており、CAIは月の年齢45億6700万年の指標となっている。^{[ 1 ]} LMOの正確な形成時期はやや不確実である。

終点は、FAN サンプル 60025 の年代 (4.360±0.003 Ga) と ur-KREEP の推定年代 (4.368±0.029 Ga) によって示される可能性がある。^{[ 24 ]}月が早期に形成された場合 (すなわち、太陽系形成から 5200 万年後)、両方のサンプルが LMO の完全な結晶化を示している場合、LMO は約 1 億 5500 万年間続いたことになる。この場合、コンピューター モデルは、LMO の結晶化を長引かせるには 1 つ以上の熱源 (潮汐加熱など) が必要であることを示している。^{[ 25 ] [ 26 ]}

月が遅く形成された場合（つまり、太陽系形成から1億5200万年後）、FANサンプル60025の年代と推定されるur-KREEPの年代を用いると、LMOは約5500万年間続いたことになる。これは、LMOが1つ以上の追加の熱源によって延長されたわけではないことを意味する。

過去には、最も古いFANサンプルと最も新しいFANサンプルの年代差がLMOの期間を決定するために使用されていました。これは、サンプルの年代の大きな誤差と、衝突によって一部のサンプルの年代がリセットされたため問題がありました。たとえば、最も古いFANサンプルは67016で、Sm-Nd年代は4.56±0.07 Ga ^{[ 27 ]}、最も新しいサンプルは62236で、Sm-Nd年代は4.29±0.06 Gaです。^{[ 28 ]}これらの年代の差は2億7000万年です。これは、LMOには潮汐加熱などの追加の熱源があったことを再び意味します。^{[ 25 ]}

アポロ14号のサンプルのジルコン分析によると、月の地殻は45.1±0.01億年前に分化したことが示唆されており、これは太陽系の始まりから5000万年後に月が形成されたことを示しています。^{[ 29 ]}

LMOモデルの代替モデルの一つに、連続マグマ活動モデルがある。^{[ 30 ] [ 31 ]}