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月の火山活動は、月面の火山、火砕堆積物、広大な溶岩平原の存在によって表される。火山は典型的には小さなドームや円錐の形をしており、大きな火山複合体や孤立した建造物を形成している。カルデラは、一般的に火山噴火の後期に形成される大規模な崩壊地形であり、月では非常にまれである。月の火砕堆積物は、深部マントル源から急速に上昇し、マグマのしぶきとして噴出する揮発性物質を含んだ玄武岩マグマからの溶岩泉噴火の結果であり、小さなガラスビーズを形成する。しかし、あまり一般的ではない非玄武岩の爆発的噴火によって形成された火砕堆積物も月に存在すると考えられている。月の溶岩平原は月の表面の広い帯状部分を覆い、主に大量の玄武岩の流れで構成されている。これらには、溶岩洞、リル、しわ状の尾根など、溶岩の冷却に関連する多くの火山の特徴が含まれています。
月はその歴史の大半を通じて火山活動が活発で、最初の火山噴火は約 42 億年前に起きました。火山活動が最も活発だったのは 38 億年前から 30 億年前で、この間に月の溶岩平原の大部分が作られました。この活動は当初、約 10 億年前に衰退したと考えられていましたが、最近の証拠によると、小規模な火山活動は過去 5,000 万年間に起きた可能性があります。現在、月には活火山はありませんが、月の表面の下には大量のマグマが残っている可能性があります。
初期の印象
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1610年、イタリアの天文学者 ガリレオ・ガリレイは、初期の望遠鏡で月を観察した際、月の溶岩平原を海と誤認した。そのためガリレイは、ラテン語で「海」を意味する言葉にちなんで、それらをマリアと名付けた。月面に広がる椀形の窪みは、1665年にイギリスの化学者ロバート・フックによって初めて火山であると示唆された。その火山起源説は、イタリアのフレグレイ平原のクレーターと似ているが、はるかに大きいことから裏付けられた。フランスの天文学者ピエール・ピュイズーは、月のクレーターは火山ドームが崩壊してガスがすべて噴出したものだと提唱した。もう一人のフランスの天文学者ピエール＝シモン・ラプラスは、18世紀に、隕石は大噴火の際に月のクレーターから噴出した火山弾だと提唱した。[1]イギリスの天文学者ウィリアム・ハーシェルは、初期の論文の一つで、1700年代後半に月面に3つの火山を見たと主張したが、後にそれは地球光であったことが判明した。[2]
月のクレーターの起源については20世紀前半を通じて議論が続いており、火山支持者は、いくつかのクレーターから広がる明るい光線は、日本の阿蘇山で見られるものと同様の火山灰の筋であると主張した。天文学者らはまた、アルフォンソス・クレーターとアリスタルコス・クレーターの上空で閃光と赤い雲が見られたと報告している。[1]アポロ計画（1961年～1972年）中に収集された証拠と、同時期の無人宇宙船から得られた証拠により、ほぼすべての月のクレーターは隕石の衝突、または大型クレーターの場合は小惑星の衝突によるものであることが決定的に証明され、暗に他の天体のクレーターのほとんども同様であることが判明した。
特徴
衝突クレーターの次に、火山活動は月の地殻を変化させた最も支配的なプロセスである。この変化の多くは、月にはプレートテクトニクスがないため保存されており、そのため月の表面は月の地質学的歴史を通じてわずかな変化しかしていない。月の火山活動は主に、玄武岩質の溶岩平原が支配的な火山の特徴である月の表側に限られている。 [3]対照的に、ドーム、円錐、シールドなどの正の地形的特徴は、月の火山記録のほんの一部に過ぎない。火山と溶岩平原は月の両側で発見されている。[3] [4]
溶岩平原
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月の海は、月の表面の15%以上を覆う広大な玄武岩質平原である。月面で最も目立つ火山性地形で、肉眼で見ると暗い地形として現れる。多くは大きな衝突盆地の底を覆う傾向があるため、通常は輪郭が円形で、衝突クレーターの底を埋める小さな海もある。[5]主要な月の海の大きさは200 km (120 mi) 以上から約1,400 km (870 mi) までの範囲で、直径約2,590 km (1,610 mi) のより大きな大洋にのみ勝る。 [5] [6] [7]厚さは通常約500～1,500メートル（1,600～4,900フィート）で、個々の溶岩流の厚さは10～20メートル（33～66フィート）です。これは、各海がいくつかの重複した噴火イベントの産物であることを示唆しています。[5]
海の玄武岩の年代は、直接放射年代測定法とクレーターカウント法の両方によって決定されている。放射年代は約31.6億年から42億年の範囲であるのに対し、クレーターカウント法で決定された最も新しい年代は約12億年である。[8] [9]それでも、海の玄武岩の大部分は約30億年から35億年前に噴火したと思われる。[10]月の裏側で発生した少数の玄武岩噴火は古いものであるが、最も新しい流出は月の表面の嵐の大洋内で見つかっている。多くの玄武岩は低地の衝突盆地内で噴火するか、そこに流入したが、火山ユニットの最大の広がりである嵐の大洋は、既知のどの衝突盆地にも該当しない。
海の玄武岩が主に月の表側半球に位置している理由は、科学界でまだ議論が続いている。ルナ・プロスペクター・ミッションから得られたデータに基づくと、月の熱発生元素（KREEPの形態）の大部分は、現在プロセラルムKREEP地帯と呼ばれている独特の地球化学的地域である大洋突厥とインブリウム盆地の領域内に位置すると思われる。[11] [12] [13]プロセラルムKREEP地帯内での熱発生の増加は、そこで見られる火山活動の寿命と強度に間違いなく関連しているが、KREEPがこの地域に集中するようになったメカニズムについては意見が一致していない。[14]
例
火山
月には数多くのドームやコーンが存在するが、そのような地形は地球のものとは異なって形成された可能性が高い。[33]月の重力は地球の6分の1しかないため、月の火山活動は噴出物をはるかに遠くまで飛ばすことができ、噴出口の近くにはほとんど堆積しない。[4] [33]このような月の噴火は、火山コーンではなく、噴出口の周りに広く薄い層を形成するはずである。地球では、溶岩ドームは非常に粘性が高く、ペースト状の溶岩から形成される。玄武岩質溶岩はより流動性があり、広く平らな溶岩流を形成する傾向がある。月では、ドームやコーンのほとんどは玄武岩でできているように見える。その結果、地球のドームのように厚い非玄武岩質溶岩から形成された可能性は低い。代わりに、月のドームやコーンは、噴出した玄武岩がかろうじて溶けた場所を示している可能性がある。[33]
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月のドームは単独で見つかることはめったにありません。むしろ、月の溶岩平原全体に集まって形成されるのが一般的です。[34]顕著な例としては、月面最大の火山群の 1 つであるマリウス丘陵があります。 [34] [35]これらは、広い地形の隆起の頂上を占めるいくつかの円錐とドームで構成されており、月の盾状火山に相当する可能性があります。[34]この複合体は周囲の平原から 100 〜 200 メートル (330 〜 660 フィート) 隆起し、35,000 km 2 (14,000 平方マイル) の溶岩台地を形成しています。合計 59 の円錐と 262 のドームが確認されており、直径は 2 〜 25 km (1.2 〜 15.5 マイル) です。[35]
リュムカー山は、マリウス丘陵に似た外観の小規模な複合火山である。[34]リュムカー山は、およそ 2,000 km 2 (770 平方マイル) の面積を持つ台地で、周囲の地表より 200 ～ 1,300 m (660 ～ 4,270 フィート) の高さにある。リュムカー山では、35 億 1,000 万年前から 37 億 1,000 万年前の 3 つの主要な玄武岩層が確認されているが、最も新しい火山性地形は、エラトステニアンまで活動していた兆候が見られる台地表面の急斜面ドームである可能性がある。台地の上には 20 を超えるドームがあり、リュムカー山の最も顕著な火山性地形となっている。[36]
雨の海北西部にあるグリュイトハイゼン・ドームは、北のグリュイトハイゼン・ガンマ山と南のグリュイトハイゼン・デルタ山の2つの火山体から構成されています。 [37]これらは衝突クレーターの縁に位置し、周囲の岩石とは色が異なります。このドームは、月面における非玄武岩質火山活動の珍しい例である可能性があります。[38]大洋の南縁にあるほぼ三角形のドームである ハンスティーン山は、珍しい非玄武岩質の月の火山のもう1つの例です。この火山は、北東、北西、南西方向に伸びる断層に沿った噴火口からおよそ35〜37億年前に噴出した高シリカ質物質で構成されています。[39]
コンプトン・ベルコビッチ火山群(CBVC) は、月の裏側にある幅 25 km (16 マイル)、長さ 35 km (22 マイル) の非海地形です。この火山は、その進化した岩相、地域の地殻構造、北極に近い位置、プロセラルム・クリープ・テレーンから遠い位置、および内因性水との最近の関連性により、他の月の火山地形とは異なります。CBVC の中央には、断層崖で囲まれた不規則な形の窪地があり、カルデラであると考えられています。そのすぐ西には、幅約 10 km (6.2 マイル)、長さ 18 km (11 マイル) のウェスト ドームと呼ばれる地形があります。イースト ドームと呼ばれる火山円錐状の地形は、カルデラの東縁近くにあります。それは多かれ少なかれ南北に伸びており、長さ12km（7.5マイル）、幅7km（4.3マイル）を測ります。[40]カルデラのすぐ北には、直径500メートル（1,600フィート）のリトルドームと呼ばれる地形があります。さらに北には、南北に伸びたミドルドームと呼ばれる細長いドームがあります。長さ2.5km（1.6マイル）、幅0.6km（0.37マイル）です。リトルドームとミドルドームの両方の頂上には、おそらく火山岩塊である丸石があります。[41]ビッグドームはノースドームとしても知られ、CBVCの端のさらに北にあります。[40] [41]直径2.5km（1.6マイル）で、頂上はくぼんでいます。[41]小さなクレーターの大きさの頻度分布は、CBVCの火山活動の時期について決定的な結果を与えておらず、その年代は10億年未満から30億年以上までの範囲である。[42]
溶岩洞
溶岩洞窟は地球上に古くから存在することが知られていたが、月にも存在することが確認されたのはごく最近のことである。溶岩洞窟の存在は、洞窟の天井が崩れて円形の穴が開いた「天窓」の存在によって明らかになることがある。この穴は月周回衛星によって観測できる。 [43] [44]溶岩洞窟が見られる地域はマリウス丘陵地域である。[45] 2008年、この地域の溶岩洞窟への開口部が日本のかぐや宇宙船によって発見された可能性がある。[46]この天窓は2011年にNASAの月探査機ルナー・リコネッサンス・オービターによってより詳細に撮影され、幅65メートルの穴と、その約36メートル（118フィート）下の穴の底が写っている。[44] [47] 2023年から2024年にかけて、 NASAの月探査機による静かの海のピットクレーターのレーダー画像が分析され、溶岩洞の崩壊によって形成されたことが判明し、少なくとも数十メートルの長さの洞窟導管が形成され、月の洞窟の存在が証明されました。[48]静かの海にも溶岩洞がある可能性があります。[49] [50]
月の溶岩洞は、人間の居住空間として機能する可能性がある。[46] [49] [51]直径300メートル（980フィート）を超えるトンネルが存在する可能性があり、40メートル（130フィート）以上の玄武岩の下にあり、安定した温度は-20℃（-4°F）である。[52]これらの天然のトンネルは、宇宙放射線、太陽放射線、隕石、微小隕石、衝突による噴出物から保護します。月面の極端な温度変化から遮断されており、住民に安定した環境を提供できる可能性があります。[53]
火砕堆積物
月の海の端近くには、数千平方キロメートルを覆う暗い物質の層があります。そこには、急速に冷却した小さな溶岩の滴から形成されたと思われる、オレンジと黒のガラスの小さな球がたくさん含まれています。このような滴は、地球上のものよりも大きな溶岩泉の噴火からの噴出物であると考えられています。[54]最大の堆積物が知られているのは、月の中央近側にあるタウルス・リトロウ、シヌス・エストゥム、スルピキウス・ガルス、リマ・ボーデ、蒸気の海、湿った海、アリスタルコス台地です。 [55]
多くの小規模な火砕堆積物は、直径がわずか数キロメートルで、ほとんどの場合、海の近くまたは大きな衝突クレーターの底にありますが、いくつかは明確な断層線に沿って位置しています。[54]ほとんどが小さな細長いまたは不規則な形の中央ピットまたはクレーターを含むため、小規模な火山爆発によって生成された可能性があります。[54] [56]例は、ヌビウム海の東端にある衝突クレーターであるアルフォンソスのクレーター底の縁に沿って保存されています。[56]
CBVC から東南東に約 7 km (4.3 マイル) にわたって反射率の高いエリアが広がっており、火砕流堆積物である可能性があります。その反射率は 7.1 ～ 7 μm (0.00028 ～ 0.00028 インチ) の範囲でより強く、石英またはアルカリ長石が主成分であることを示しています。[41]爆発の残骸は東に約 300 km (190 マイル) にわたって散在し、70,000 km 2 (27,000 平方マイル)の面積を覆っています。この火砕流堆積物の広範囲にわたる広がりは、月の低重力によるもので、CBVC からの巨大な爆発的な噴火により、地球上ではあり得ないほど広い範囲に破片が広がる可能性があります。[57]
リル
月の表面にある細長い窪みで、溝に似ている。正確な形成はまだ解明されていないが、異なるプロセスによって形成された可能性が高い。例えば、曲がりくねった溝は成熟した川のように曲がった道を蛇行しており、溶岩溝または崩壊した溶岩洞の残骸を表していると考えられている。[58]これらは通常、火山の噴出口であったと考えられている小さなピット構造から伸びている。[58] [59] 雨の海と嵐の大洋の間にあるシュローターの谷は、最大の曲がりくねった溝である。 [59]もう一つの顕著な例は、約33億年前に形成されたハドレー川である。 [59] [60]
弓状のリルは滑らかな曲線を描いており、月の暗い海の端に見られる。これは、海を形成した溶岩流が冷えて収縮し、沈んだときに形成されたと考えられている。[61]これらは月全体で見られるが、顕著な例は静かの海の南西境界付近と、湿った海の西南東境界で見ることができる。[62]
影響
アポロ計画で回収された月のマグマサンプルの分析によると、30億年前から40億年前までの7000万年間、月の火山活動によって比較的厚い月の大気が生成されたことが示されています。月の火山噴火から噴出したガスから発生したこの大気は、現在の火星の2倍の厚さでした。実際、この太古の大気は生命を支えていた可能性があると理論づけられていますが、生命の証拠は見つかっていません。[63]太古の月の大気は最終的に太陽風によって剥ぎ取られ、宇宙に散逸しました。[64]
月のマントルが部分的に溶け、大洋の洪水玄武岩が堆積したことで、30億年前に月の軸が傾いたと考えられ、その間に月の極は現在の位置まで125マイル（201 km）移動した。この極移動は、反対の経度に沿って各極から等しく移動した反対側の極水素鉱床から推測される。[65]
最近のアクティビティ
2014年、NASAはルナー・リコネッサンス・オービターによって特定された70の不規則な海のパッチで「若い月の火山活動の広範な証拠」を発表した。そのうちのいくつかは5000万年未満である。これは、少なくとも放射性元素の濃度が高いため深部地殻がかなり暖かい表側では、これまでの推定よりもはるかに暖かい月のマントルの可能性を提起している。[66] [67] [68] [69]これに先立ち、月の表側と裏側の遷移帯に位置するローウェルクレーター内で200万〜1000万年若い玄武岩質火山活動の証拠が提示されている。[70] [71]当初より高温だったマントルと/またはマントル内の熱生成元素の局所的な濃縮は、オリエンターレ盆地の裏側でも長期にわたる活動の原因となっている可能性がある。[72] [73]現在、月には活火山はないが、 2012年に発表された月震データによると、月の表面の下には相当量のマグマがあることが示唆されている。月で活火山が活動していないのは、マグマが密度が高すぎて表面に上がれないためかもしれない。[74]
参照
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