月の南極

月の南極は月面の最南端である。その周囲の永久影の領域に氷が存在することから、科学者の関心を集めている。月の南極地域には、ほぼ一定の太陽光が内部に届かないという点でユニークなクレーターがある。このようなクレーターは、太陽系初期の水素、氷、その他の揮発性物質の化石記録を含む冷気トラップである。^{[1] [2]}対照的に、月の北極地域には、同様に保護されたクレーターがはるかに少ない。^[3]

月の南極は、南極圏（南緯 80 度から 90 度）の中心に位置しています。^{[2] [4]}（軸の回転は黄道面から 88.5 度です。）月の南極は、数十億年前の元の位置から 5.5 度移動しました。^[5]この移動により^[6]月の自転軸が変わり、以前は影になっていた領域に太陽光が届くようになりましたが、南極には完全に影になっている領域がまだいくつかあります。逆に、南極には太陽光が常に当たる領域もあります。南極地域には、月の最も基本的な特徴の 1 つであると思われる南極エイトケン盆地などの多くのクレーターや盆地、および地球上のどの山よりも高い標高 9,050 km のイプシロン峰などの山々があります^。南極の平均気温は約 260 K（-13 °C、8 °F）です。^[7]

月の自転軸によって定義される極は、シャクルトンクレーター内にあります。月の南極に最も近い有名なクレーターには、ドジェルラッシェ、スヴェルドラップ、シューメーカー、ファウスティーニ、ハワース、ノビル、カベウスなどがあります。

月の南極には、クレーターの縁がほぼ一定の太陽光にさらされている地域があるが、クレーターの内部は永久に太陽光から遮られている。この地域の照明は、ルナー・リコネッサンス・オービターのデータから作成された高解像度のデジタルモデルを使用して研究された。^[8]月の表面は、エネルギーのある中性原子として太陽風を反射することもある。平均して、これらの原子の16％は、場所によって異なる陽子である。これらの原子は、月の表面に存在するプラズマの反射量により、後方散乱した水素原子の積分フラックスを作り出している。また、月の表面にあるこれらの中性原子の領域内の線境界と磁気ダイナミクスも明らかにしている。^[9]

コールドトラップは、水氷やその他の揮発性堆積物が存在する可能性があるという点で、月の南極地域で重要な場所の1つです。コールドトラップには、彗星、隕石、太陽風による鉄の還元によってできた水や氷が含まれている可能性があります。実験とサンプルの測定から、科学者はコールドトラップに氷が含まれていることを確認できました。これらのコールドトラップではヒドロキシルも見つかっています。これら2つの化合物の発見により、地球規模の赤外線検出を使用して、主に月の極に焦点を当てたミッションに資金が投入されました。氷がこれらのトラップに留まるのは、散乱した太陽光、熱再放射、内部熱、地球から放出される光などの熱物理的特性によって制御される月の熱挙動のためです。^[10]

月には地殻が磁化している領域がある。これは、南極エイトケン盆地(SPA 盆地) を形成した衝突体によって堆積した金属鉄の残骸による磁気異常として知られている。しかし、盆地にあると考えられる鉄の濃度は、マッピングには現れなかった。なぜなら、マッピングでは月の地殻の深すぎる場所にあるため検出できない可能性があるからだ。あるいは、磁気異常は金属特性に関係しない別の要因によって引き起こされている。使用された地図間の不一致により、調査結果は不十分であることが判明した。また、月の表面での磁気変動の大きさを検出できなかった。^{[11] [更新が必要]}

いくつかの国の探査機が月の南極周辺の地域を探索した。月探査機、クレメンタイン、ルナ・プロスペクター、ルナ・リコネッサンス・オービター、かぐや、チャンドラヤーン1号によって広範囲にわたる調査が行われ、月の水の存在が発見された。NASAの LCROSSミッションはカベウスに大量の水を発見した。^[12] LCROSSミッションは意図的にカベウスの床に衝突し、サンプルから約5%の水が含まれていることがわかった。^[13]

月探査機（LRO）は2009年6月18日にNASAによって打ち上げられ、現在も月の南極地域の地図作成を続けている。このミッションは、科学者が月の南極地域に恒久的な有人基地を維持するのに十分な持続可能な資源があるかどうかを確認するのに役立つだろう。LROは、南極表面の放射線と熱物理的特性を調査するDiviner Lunar Radiometer Experimentを搭載している。これは、反射された太陽放射と内部の赤外線放射を検出することができる。LRO Divinerは、表面のどこに水氷が閉じ込められているかを検出することができる。 ^[10]

月クレーター観測・探査衛星（LCROSS）は、NASAが運用するロボット宇宙船でした。このミッションは、月の極地で検出された水素の性質を判定するための低コストの手段として考案されました。^[14]チャンドラヤーン1号による月の水の発見直後に打ち上げられたLCROSSミッションの主な目的は、^[15]月の極地付近の永久影のクレーターに氷の形で水が存在するかどうかをさらに調査することでした。 ^{[16] LROは}月探査機（LRO）とそのセントール上段とともに打ち上げられました。南の月面クレーターカベウスに水が存在することを確認することに成功しました。^[17]

インドの国立宇宙機関であるインド宇宙研究機関(ISRO) によって開発された月衝突探査機 (MIP) は、2008 年 10 月 22 日に打ち上げられた ISRO のチャンドラヤーン 1 号月探査リモートセンシング探査機によって放出された月探査機でした。月衝突探査機は、2008年 11 月 14 日 20:06 IST に月を周回するチャンドラヤーン 1 号から分離され、約 25 分後に計画どおりシャクルトン・クレーターの縁近くに墜落しました。このミッションにより、インドは月の南極に着陸または衝突した最初の国となりました。

ロシアは2023年8月10日に月着陸船ルナ25号を打ち上げた。^[18]ルナ25号は月への旅に5日間を費やし、その後さらに5〜7日間自然衛星を周回した。その後、宇宙船は月の南極地域、ボグスワフスキークレーターの近くに着陸する予定だった。ルナは、探査機を着陸前軌道に減速中に「緊急事態」を発症した。月着陸船は午後2時57分（GMT午前11時57分）に突然通信を失った。ルナ25号は着陸船のみで、着陸技術の実証が主な任務だった。このミッションでは、土壌サンプル用のロボットアームや掘削ハードウェアを含む30kg（66ポンド）の科学機器を搭載していた。^{[19]打ち上げは、}ボストチヌイ宇宙基地からフレガート上段ロケットを搭載したソユーズ2.1bロケットで行われた。^{[20] [21]}

2023年8月23日12時34分（UTC）、インドのチャンドラヤーン3号は月の南極付近に軟着陸した初の月探査ミッションとなった。このミッションは科学実験を行うための着陸機と探査車で構成されていた。^[22]

IM -1オデュッセウス着陸機は、地球から月まで約6日間をかけて移動しました。月の近くに着くと、着陸機は地球の約1日をかけて月を周回しました。これにより、着陸機の月面着陸日は2024年2月22日午後11時24分（UTC）に設定されました。^{[23] [24]}当初の目標は、月の南極から約300 km（190マイル）離れたマラパートAクレーター内に着陸することでした。^{[25] [26]}その後、着陸の正確な時刻は午後11時24分（UTC）と発表されました。^[要出典]オデュッセウスは、21世紀における米国初の月面着陸となりました。

着陸直前、月面から約30メートル（98フィート）の高さで、オデュッセウス着陸船はイーグルカムカメラを搭載したキューブサットを月面に放出する予定だった。キューブサットは着陸船の近くの月面に約10メートル/秒（22マイル/時）の衝突速度で落下する予定だった。しかし、ソフトウェアパッチから生じた複雑な問題のため、イーグルカムは着陸時に放出されないことが決定された。イーグルカムは2月28日に放出されたが、ミッションの主な目的であったIM-1着陸後の画像を除くすべてのタイプのデータを返したため、部分的に失敗だった。^{[27] [28] [29] [30]}

月の南極地域は、将来の探査ミッションにとって魅力的な場所であり、月面基地に適していると考えられています。月の永久影の場所には氷やその他の鉱物が含まれている可能性があり、将来の探検家にとって重要な資源となるでしょう。極近くの山頂は長時間照らされており、基地に太陽エネルギーを供給するために使用できます。月に基地があれば、科学者は太陽系の形成にさかのぼる水やその他の揮発性サンプルを分析できるようになります。^[2]

科学者たちは、NASAが月の正確な地形モデルを提供するために使用した装置であるLOLA（月周回衛星レーザー高度計）を使用しました。 ^{[31]このデータにより、シャクルトンとクレーター}・ド・ジェルラシュを結ぶコネクティング・リッジの南極付近の場所^[8]では、高度が地上2メートルから地上10メートルの範囲で、92.27〜95.65%の時間日光が当たる場所が見つかりました。同じ場所では、最も長い連続暗闇の期間はわずか3〜5日間であることが発見されました。^[8]

月の南極は、科学者が30MHz以下の電波による独自の天文観測を行うことができるかもしれない場所です。中国の龍江超小型衛星は2018年5月に月を周回するために打ち上げられ、龍江2号は2019年7月31日までこの周波数で運用されました。^{[32] [33] [34] [35]}龍江2号以前は、地球上の機器からの干渉波のため、この周波数で天文電波を観測できる宇宙観測所はありませんでした。月の南極には、マラパート山の南側など地球に面していない山や盆地があり、地上の電波観測所からこのような天文電波信号を受信するのに理想的な場所でしょう。^[36]

南極地域では、太陽エネルギー、酸素、金属が豊富な資源です。^[38]月資源処理施設を南極の近くに設置することで、太陽光発電による電力をほぼ常時稼働させることができます。^[39]月面に存在することが知られている元素には、水素(H)、^[40] 酸素(O)、ケイ素(Si)、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、チタン(Ti) などがあります。特に豊富なのは酸素、鉄、ケイ素です。酸素含有量は 45% (重量比) と推定されています。

ブルーオリジンは2024年頃に南極地域へのミッションを計画している。^{[41] [42] [43]}ブルームーン着陸船は、ブルーオリジンのニューシェパード弾道ロケットで使用されている垂直着陸技術から派生したものである。 ^{[44]これにより、}ブルームーン着陸船を使用して南極地域のクレーターに有人基地の着陸装置を設置する一連のミッションが実現することになる。^{[42] [43]}

NASAのアルテミス計画では、 2025年のアルテミスIIIによる南極地域への有人着陸に備えて、複数のロボット着陸機とローバー（ CLPS ）を着陸させることを提案している。 ^[45]

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• 月面写真

• USGS 天体地質学科学センター: 月
• USGS 天体地質学:ウェイバックマシンの地球の月(2011-11-02 アーカイブ)