月の南極
月の最南端

この画像の中心にある月の南極は、シャクルトン・クレーターの縁に位置しています。LROC（ルナー・リコネサンス・オービター）とShadowCamによって作成されたモザイク画像
月の南極の反射率と温度データから、表面の水氷が存在する可能性があることを示す画像

月の南極は月の最南端です。周囲の永久影の領域に水氷が存在することから、科学者の関心を集めています。月の南極地域には、ほぼ常に太陽光が内部に届かないという特異なクレーターが点在しています。このようなクレーターは、太陽系初期に遡る水素、水氷、その他の揮発性物質の化石記録を含む冷気の閉じ込め層です。[1] [2]一方、月の北極地域には、同様に保護されたクレーターの数ははるかに少ないです。[3]

地理

南極地域の特徴が描かれた満月
夏の間、数百キロメートル幅に及ぶ月の南極地域は、太陽の光を浴びています。南極はシャクルトン・クレーターの縁にあります。この地域は、明るく照らされたライプニッツ台地の影に隠れ、右側にはノビル・クレーター、左側には部分的に影になっているマラパート・クレーターと、ハワース・クレーターの縁で照らされたマラパート山頂が広がっています。

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]（自転軸は黄道面から 88.5 度回転しています。）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もまだいくつかあります。逆に、南極には永久に太陽光にさらされている領域もあります。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 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]

クレーター

標高による色分けがされた極地のクレーターの航空写真

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著名なクレーターには、ド・ジェルラッシュ、スベルドラップ、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。[要出典]

発見

照明

NASAによる2025年の月の南極照明のシミュレーション（2時間ごとの変化）。青緑色のリングは2°刻みで、約60.6 km（37.7マイル）の距離を測ります。

月の南極には、クレーターの縁がほぼ常に太陽光にさらされている領域がある一方、クレーター内部は永久に太陽光から遮られている。この地域の太陽光は、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デジタルモデルを用いて研究された。[8]月面は太陽風を高エネルギー中性原子として反射することもある。平均して、これらの原子の16%は陽子であり、その量は場所によって異なる。これらの原子は、月面に存在するプラズマの反射量によって、後方散乱した水素原子の積分フラックスを生み出している。また、月面におけるこれらの中性原子の領域内の線状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

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生じた水と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、水酸基も見つかっています。これら2つの化合物の発見は、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への資金提供につながりました。氷がこれらのトラップにとどまるのは、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的挙動のためです。[10]

磁性表面

月には地殻が磁化されている領域があります。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運ばれた金属鉄の残骸による磁気異常として知られています。しかし、盆地に存在すると考えられる鉄の濃度は、マッピングには反映されていません。これは、盆地が月の地殻の深部にありすぎてマッピングでは検出できない可能性があるためです。あるいは、磁気異常は金属特性とは関係のない別の要因によって引き起こされている可能性があります。使用されたマップ間の不一致により、この調査結果は不十分であることが判明しました。また、月面における磁気変動の規模を検出することもできませんでした。[11] [更新が必要]

探検

ミッション

月の南極地域地図（南緯80度以上）
月の南極から15度以内にある斜面の角度

複数の国の探査機が月の南極周辺地域を探査してきました。ルナ・オービター、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、そしてチャンドラヤーン1号による広範な調査が行われ、月の水の存在が発見されました。NASAの LCROSSミッションは、カベウスに相当量の水を発見しました。[12] LCROSSミッションはカベウスの底に意図的に衝突させ、サンプルから約5%の水が含まれていることを発見しました。[13]

月探査機

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ます。このミッションは、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科学者が確認するのに役立ちます。LROは、南極表面の放射特性と熱物性を調べるための「ディバイナー月放射計実験装置」を搭載しています。この装置は、反射太陽放射と内部赤外線放射を検出することができます。LROディバイナーは、表面に水氷が存在する可能性のある場所を検出することができます。 [10]

エルクロス

月クレーター観測・センシング衛星（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低コストで判定する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のさらなる調査でした。 [16] LROは月探査機（LRO）とそのセントール上段ロケットとともに打ち上げられました。そして、月の南部クレーターである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]

月面衝突探査機

インドの国立宇宙機関であるインド宇宙研究機関（ISRO）が開発した月衝突探査機（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時06分（インド標準時）、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、計画通りシャクルトン・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硬着陸または衝突した最初の国となりました。

ルナ25

ロシアは2023年8月10日、月着陸船ルナ25号を打ち上げた。[18]ルナ25号は月まで5日間旅し、その後5～7日間、月を周回した。その後、月面の南極地域、ボグスラウスキー・クレーター付近に着陸する予定だった。ルナは、着陸前軌道への減速中に「緊急事態」に見舞われた。月着陸船は午後2時57分（グリニッジ標準時11時57分）に突然通信を失った。ルナ25号は着陸船のみで、主なミッションは着陸技術の実証だった。このミッションは、土壌サンプル採取用のロボットアームや掘削用機器を含む、30kg（66ポンド）の科学機器を搭載していた。[19]打ち上げは、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、ボストチヌイ宇宙基地から行われた。[20] [21]

チャンドラヤーン3号

インドのチャンドラヤーン3号（2023年）は、月の南極付近への軟着陸を達成した初の月探査ミッションとなった。

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、月の南極付近への軟着陸を成功させ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ローバーで構成されていた。[22]

IM-1

IM-1オデュッセウス着陸機は地球から月まで約6日間を要しました。月付近に到達した後、着陸機はさらに約1地球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）と決定​​されました。[23] [24]当初の目標は、月の南極から約300km（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。[27] 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。

月面着陸を記録するイーグルカム

オデュッセウス着陸機は、着陸直前、月面から約30メートル（98フィート）の高さで、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投下する予定でした。キューブサットは着陸機付近の月面に、約10メートル/秒（22マイル/時）の衝突速度で落下する予定でした。しかし、ソフトウェアパッチに起因する問題のため、イーグルカムは着陸時に投下されないことが決定されました。イーグルカムはその後2月28日に投下されましたが、ミッションの主目的であったIM-1着陸後の画像を除くすべての種類のデータを返送したため、部分的に失敗に終わりました。[28] [29] [30] [31]

IM-2

インテュイティブ・マシーンズの月着陸船IM-2 は、NASA がスポンサーとなった実験や商用ローバー ( Yaoki 、 AstroAnt 、 Micro-Nova 、 MAPP LV1) 、および商用月面ペイロードサービスプログラムの一環としてモンス・ムートンへのペイロードを搭載し、2025 年 2 月 27 日にファルコン 9 ロケットでBrokkr-2およびLunar Trailblazerとともに打ち上げられました。IM-2 は 2025 年 3 月 6 日に着陸しました。着陸後、宇宙船は無傷でしたが、横向きになっていたため、計画されていた科学技術実証ミッションが複雑になりました。この結果は、同社の2024年のIM-1オデュッセウス宇宙船で発生した事態に似ている。[32] 3月13日、インテュイティブ・マシーンズは、IM-1ミッションと同様に、アテナの高度計が着陸時に故障し、搭載コンピューターが正確な高度を測定できなかったと発表した。その結果、宇宙船は高原に衝突して転倒し、月面を横滑りし、1、2回転転してからクレーター内に落ち込んだ。同社のCEOはこれを野球選手がベースに滑り込むことに例えた。滑り落ちる間、宇宙船は1、2回転転してからクレーター内に落ち込んだ。また、衝突によってレゴリスが舞い上がり、太陽電池パネルを塵で覆い、さらに性能を低下させた。[33]

将来の探査と観測における役割

月の南極地域の地質図

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、月面前哨基地の設置に適していると考えられています。月の永久影に覆われた場所には、将来の探査機にとって重要な資源となる氷やその他の鉱物が存在する可能性があります。南極付近の山頂は長時間にわたって光を放ち、前哨基地に太陽エネルギーを供給するために利用できます。月面に前哨基地を設置すれば、科学者は太陽系の形成期に遡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作成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。 [34]このデータを用いて、シャクルトンとジェルラッシュ・クレーターを結ぶコネクティング・リッジ（南極付近）[8]では、高度2mから10mの範囲で、92.27～95.65%の時間、日照が得られる場所が特定されました。また、同じ地点では、最長の連続暗闇はわずか3～5日間であることが分かりました。[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可能性のある場所です。中国の龍江超小型衛星は2018年5月に月周回軌道に打ち上げられ、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。[35] [36] [37] [38]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。[39]

リソース

月面の化学組成[40]
化合物 式 構成
マリア 高地
シリカ SiO2​ 45.4% 45.5%
アルミナ アルミニウム​​​ 14.9% 24.0%
ライム 酸化カルシウム 11.8% 15.9%
酸化鉄(II) FeO 14.1% 5.9%
マグネシア 酸化マグネシウム 9.2% 7.5%
二酸化チタン 二酸化チタン 3.9% 0.6%
酸化ナトリウム ナトリウム2O​ 0.6% 0.6%
合計 99.9% 100.0%

南極地域には、太陽エネルギー、酸素、金属が豊富に存在する。[41]月資源処理施設を南極付近に設置することで、太陽光発電によるほぼ常時の稼働が可能になる。[42]月面に存在することが知られている元素には、水素（H）[43] 、 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）などがある。中でも酸素、鉄、ケイ素は豊富に存在する。酸素含有量は45%（重量比）と推定されている。

未来

シャクルトンクレーター付近から見た地球の模擬画像。薄く光る縁として見える。

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。[44] [45] [46]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準軌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。 [47]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ある有人基地への着陸装置を搭載した一連のミッションが実現することになる。[45] [46]

NASAのアルテミス計画では、2020年代後半に予定されている南極地域へのアルテミスIII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。 [48]

参照

参考文献

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