中国の大胆な月面着陸から学べること

月の裏側にある南極エイトケン盆地は、グランドキャニオンの約7倍の深さと6倍の幅を誇ります。木曜日、中国の嫦娥4号探査機がここに宇宙船を着陸させました。

月面裏側への初の着陸成功は、中国のまだ始まったばかりの宇宙計画にとって、大きな技術的成果を象徴するものである。着陸機は接近の最終段階で地球と直接通信することができなかったため、着陸可能な平坦な場所を見つけるために画像認識とレーザーに頼った。

しかし、その後どうなるのでしょうか？そして、このミッションから私たちは実際に何を学ぶのでしょうか？嫦娥4号着陸機と、それが搭載した月探査車「玉兔2号」には、太陽系の形成過程を解明し、さらには月への人類の居住地への道を開く可能性のある科学機器が満載されています。

「彼らは月面最大級の盆地の一つに着陸しました。この盆地は月面を非常に深く削っており、おそらく月のマントルまで達していると考えられます」と、インペリアル・カレッジ・ロンドンの地球惑星科学講師であるマシュー・ゲンジ氏は語る。「惑星が形成中にどのようにしてこれらの明確な層に分離していくのかを知ることは非常に重要です。なぜなら、それが惑星のその後の生涯における振る舞いを左右するからです。」

このミッションを支援するために、着陸船にはパノラマカメラと、月の表面の最初の10メートル程度の組成に関する情報を得ることができる地中レーダーが搭載されています。

このクレーターの詳細な観測は、天文学者が太陽系の歴史において最も重要な出来事の一つの日付を特定するのに役立つ可能性があります。宇宙が誕生してから7億年から10億年の間に、後期重爆撃として知られる出来事により、膨大な数の天体が太陽系を横切って飛び交いました。

これらの宇宙の岩石は月に衝突しました。月の裏側は、地球から見える表面よりもはるかに多くのクレーターと傷跡が残っています。衝突のタイミングは、地球に生命が初めて出現した時期とも一致しているようです。「この後期の衝突は興味深いものです。なぜなら、多くの有機物が地球にもたらされた可能性があるからです」とゲンジ氏は言います。

月の表側では、衝突後に流れ出た溶岩の流出によってクレーターの形状やその周囲に噴出した物質に関する証拠の多くが不明瞭になっており、月の表面の「海」を構成する暗くて滑らかな領域が残っている。

月の裏側では、常に地球から遠いため、このような現象ははるかに少ない。科学者たちはその理由をはっきりとは解明していないが、地球の重力と何らかの関係があるのではないかと考えている。その結果、クレーターは今も元の形で残っており、太陽系の歴史に関する手がかりを得るために調査することができる。

しかし、オープン大学の惑星地球科学教授であるデイビッド・ロザリー氏によると、このミッションで探査車と着陸機が実際に収集できるデータの量は限られているという。「玉兔2号着陸機には、大規模で高度な機器が搭載されていません」とロザリー氏は言う。「火星探査車キュリオシティの方がはるかに優れた装備を備えています。」ロザリー氏によると、このミッションは、2019年12月に打ち上げられ、月の表側からサンプルを採取・持ち帰る予定の嫦娥5号など、今後の計画されているミッションに先立ち、中国が自国の能力を実証・試験することが主な目的だという。

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このミッションで利用可能なツールでは岩石の正確な年代を特定することはできませんが、クレーターが形成された時期を限定するのに役立つでしょう。後期重爆撃は実際には起こっておらず、一見すると短時間の集中砲火のように見えるものは、実際には多数のクレーターが重なり合って形成された結果であると主張する人もいます。もしそうだとすれば、太陽系の形成モデルを再考する必要があるかもしれないと、ドイツのマックス・プランク電波天文学研究所のズザンネ・ファルツナー氏は述べています。

南極エイトケン・クレーターは、将来、最も近い隣国である月面に人類を恒久的に居住させる取り組みにおいて、極めて重要な役割を果たす可能性がある。「この盆地は、月面における主要な水氷の貯蔵庫の一つです」とゲンジ氏は言う。「しかし、その量や深さ、そしてどのような形態なのかは分かっていません。」水などの資源が発見されれば、月面基地や月周回軌道上のゲートウェイステーションの建設にかかるコストと難易度が軽減されるだろう。

このミッションの驚くべき貨物の一つは、トマトとジャガイモの種子、そしてカイコの卵が入った密閉された「生物圏」です。このカプセルは着陸船に搭載され、地球と同程度の気温と大気が保たれます。この実験では、密閉された低重力環境で生態系が発達するかどうかを検証します。これは月面に人類の居住地を建設する際に重要な役割を果たす可能性がありますが、ゲンジ氏はこれは一種の宣伝活動のようなものだと指摘しています。

このミッションで行われている科学研究の多くは、実際には月そのものよりも月の外に目を向けたものです。アポロ計画以来、月の裏側は電波望遠鏡の有望な設置場所として提案されてきました。理論上は地球からの干渉やノイズなしに宇宙の果てまで観測できる可能性があると、ロンドン大学マラード宇宙科学研究所の物理学教授、アンドリュー・コーツ氏は言います。

鵲橋中継衛星は、着陸機と探査車からの信号を地球に返すため、月の周りのハロー軌道にあり、月面のその側における「電磁気的静寂」を評価するのに役立つ電波望遠鏡の作業を行っている。

コーツ氏によると、月の裏側に行くことで、太陽からの太陽風や、さらに遠くからやってくる宇宙線など、太陽の天候を研究する上でユニークな視点が得られるという。着陸機には放射線を測定するための中性子線量計が搭載され、ローバーには微量ガスの検出に使用できる分光計と、太陽風が月面とどのように相互作用するかを調べるための原子分析装置が搭載されている。「裏側の太陽風検出器は、表側の検出器では観測できない相互作用を観測できる可能性があります」とロザリー氏は言う。

しかし、コーツ氏が指摘するように、このミッションが真に科学的に価値のあるものとなるためには、克服すべきもう一つの課題がある。数週間後、嫦娥4号ローバーと着陸機は月の夜に突入する。そこでは気温が氷点下200度近くまで下がる。コーツ氏のチームは、2020年に赤い惑星に向けて打ち上げられる火星探査機「マーズ・エクソローバー」のカメラシステムの開発に取り組んでいる。このシステムは、火星の昼間に太陽の熱を蓄え、夜に放出する。しかし、月の夜は2週間続く。「ヒーターを稼働させるためのバッテリー充電に使われる太陽エネルギーが失われるのです」と彼は言う。「このシステムがどれほど耐えられるか、興味深いところです」

これは、科学的な範囲よりも技術的な成果で注目されるミッション全体の状況を反映しています。「これは非常に重要なステップであり、これまで誰も試みたことのなかったことですが、そこで行われている科学研究はそれほど特別なものではありません」とロザリー氏は言います。「彼らの主な目的は、そこに降りて自分たちの能力を証明し、他の何かを行うことなのです。」

重要な科学研究は進行中だが、嫦娥4号ミッションの真の遺産は、それが将来可能にする研究となるだろう。嫦娥計画が順調に進めば、中国は2025年から2030年の間に月への有人探査ミッションを送ると予想されている。ゲンジ氏は「中国が人類探査の未来について考えていることは非常に明らかだ」と述べている。

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。