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「月の巨大地下空洞 発見の意味」(視点・論点)

JAXA 宇宙科学研究所 助教 春山 純一

去る2017年10月18日、宇宙航空研究開発機構「JAXA」は、月に約50キロメートルの長さにも及ぶ地下空洞を発見した、との報告を行いました。本日は、この発見の持つ意味について、お話ししたいと思います。

今から8年前の2009年、日本の月探査機セレーネ、愛称「かぐや」が、かつて活発な火山活動があったマリウス丘と呼ばれる地域、

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こちらの図になりますが、この中の、溶岩が流れ出て作った河状になったところの中程に、深い縦穴を発見しました。

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この画像をご覧下さい。これは、セレーネに搭載された地形カメラによって取得された画像です。この穴の直径は50メートル、注目すべきは、この穴の底が見えない、ということです。この画像は、太陽高度が約45度付近で撮られた画像です。この画像において、底が見えていないということは、この穴は、深さもまた、50メートル以上である、ということになります。

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その後、セレーネによって取得されたカメラデータを、全球にわたって調べたところ、マリウス丘に見つかった縦穴以外に、更に二つの縦穴が、月の表側の「静の海」と呼ばれる地域と、月の裏側の「賢者の海」と呼ばれる地域に発見されました。いずれも、深さ、直径ともに数十メートルから100メートルにも及ぶものでした。
セレーネによる縦穴の発見の後、アメリカの探査機LROによって、これらの縦穴の詳細な画像が取得されました。

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この画像には底の部分が写っていますが、底は、おわん状のくぼみにはなっていません。明らかに、地下に空間が存在し、その天井部分を隕石が貫通し、縦穴が開いた、と考えるのが妥当に思えます。
こうした深い縦穴こそ、それまで多くの研究者たちが探していた「月の地下空洞への入口」と、推察されました。
月の地下空洞といっても、地球で見られるものと同様のものが考えられます。例えば、溶岩チューブと呼ばれるものです。

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火山の噴火によって流れ出した溶岩は、山を流れ下るにつれて冷え固まります。このとき、玄武岩のような粘性の低い流れやすい溶岩は、表面は固まるものの、表面の下では固まることなく流れ続けます。やがて、火山活動が収まり、溶岩も噴出し終わり、流れ去ってしまうと、その後に洞窟が残ります。これが溶岩チューブです。溶岩チューブは、日本でも、たとえば富士山の麓などに、たくさん見られます。駒門風穴や鳴沢氷穴などがそうです。
溶岩チューブは、基地を建設するのに最適な場所の一つです。

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月は大気も磁場もありません。したがって、小さな隕石や絶え間ない放射線の危険にさらされています。月面の温度の変化も大きく、赤道域では、摂氏100度を超えるしゃく熱の昼と、摂氏マイナス200度近くにもなる極寒の夜とが、それぞれ2週間ずつ、繰り返されます。
しかし、厚い天井を持つ溶岩チューブの中は、隕石や放射線の危険から守られます。温度も、赤道域では摂氏マイナス20度程度で一定である、と推測されます。溶岩チューブの中は、流れやすい溶岩が流れて固まったため、底はほぼ平らで堅固でしょう。このように、溶岩チューブは、基地とするのに、たくさんの長所があります。
溶岩チューブのような地下空洞、更に、空洞の上に開いた縦穴は、基地建設の観点から重要というだけではありません。科学的にも大変貴重で、重要です。
縦穴の周りの地域は、約35億年もの昔に噴出した溶岩に覆われて出来たと推定されています。従って、その地下の地層は、35億年より更に前に出来たことになります。

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これらの画像は、縦穴を斜めに観測して得られた画像です。縦穴の壁には地層が現れているのが見て取れます。この地層を調べることで、月の35億年より以前の火山活動の歴史、言い換えると月の内部がどのように変化してきたかが、解明されることでしょう。
また、溶岩チューブを作る岩の中には、水などのガス成分が含まれているかもしれません。岩石の中の水の量は、多分、燃料や飲料にできるほどではないでしょうが、月のような天体が、どのようにして出来、そして変わってきたのかを知るための重要な情報になります。
このように、縦穴、溶岩チューブは、科学的にも探査価値が非常に高いところです。
さて、縦穴を斜めにのぞき込むようにして行ったLROによる撮影では、縦穴の底の東西に、ある程度の広がりがあることも確かめられました。しかし、溶岩チューブは地下に存在するものであり、画像情報だけでは、その存在を確かめるには限界がありました。
今回、JAXAが報告したのは、その長く延びるチューブ構造の存在を示す研究成果でした。
セレーネには、レーダサウンダーとよばれる機器が搭載されていました。レーダサウンダーは、自ら発した電波が地下から反射してくるのを再び捕らえ、地下の構造を知ろうというものです。

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そのデータを詳細に調べたところ、マリウス丘の縦穴の西の地下に、きれいな反射構造が連なって存在するのが、確認されたのです。更に、これらの場所が、アメリカの月重力探査機データから得られていた、密度が比較的小さいところ、つまり、物質があまり存在していないところと、一致していることも確かめられました。この意味することは、まさに、ここに示すような溶岩チューブの存在です。

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そして、その距離は50キロメートルにも及ぶものでした。現在、こうしたきれいな電波の反射構造を持つところは他にも無いか、調べられているところです。
今回の研究結果により、月の地下空洞の存在が確信へと近づきました。そして、月の地下空洞が、実際にこのように巨大なものであれば、それこそ、都市レベルの建設さえも可能かもしれません。これまで見つかっている縦穴は合計でも10個程度しかありません。その中でセレーネの発見した3つは、最大級のものです。セレーネの発見した縦穴は、都市も建設できるような巨大な地下空洞への「希少な入口」といえます。
溶岩チューブに空いたと思われる縦穴は、実は火星にも多数見つかっています。火星の溶岩チューブもまた、基地や地質探査の場として有用ですが、更に重要な意味を持つと考えられています。それは、生命体の存在、もしくはその痕跡が発見される可能性です。火星の表面に降り注ぐ、生命にとって有害な紫外線が届かない溶岩チューブ内は、生命が発生し、生き残っている可能性が高いところです。月の縦穴、溶岩チューブを探査できる技術を持つことは、火星の地下の溶岩チューブ内の生命探査につながるとも、いえるでしょう。
先日行われたアメリカ議会の、アメリカ航空宇宙局NASAに対する公聴会で、NASAの担当者は、溶岩チューブ内では「宇宙飛行士が放射線から守られる」という利点に言及し、明確に月の溶岩チューブ探査の検討を行う旨の発言をしています。
これまで人類は、放射線などのため月に住むことを拒まれたかのように感じ、再び月を訪れるのさえ逡巡してきました。しかし、地下空洞の存在が、より確実になってきたことにより、訓練された宇宙飛行士たちだけで無く、一般の人たちも、長期の月滞在を目指せる時代になってきたと言えます。我が国の月探査機セレーネによる月の地下空洞に至る縦穴と、その地下空洞が巨大であることの発見は、人類が宇宙へと活動の場を大きく広げていく「扉を開けた」、そのような意味を持つと思われます。

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