数十億年にわたり、地球の磁場がその大気から小さな粒子を月へ導いてきたという新研究。 このプロセスはアポロミッションのサンプルに含まれる過剰な揮発性物質を説明し、月の表面が地球の大気史を保存していることを示唆する。 これらの発見は、月上の潜在資源を強調することで将来の月探査を支援する可能性がある。
ロチェスター大学の新研究は、地球の磁場がそれを遮断するのではなく、数十億年にわたり大気粒子を月に移送するのを促進してきたことを明らかにした。2025年にCommunications Earth & Environmentに掲載されたこの研究は、従来の仮定に挑戦し、コンピュータシミュレーションを用いて太陽風が地球の大気とどのように相互作用するかを示している。
1970年代のアポロミッションから持ち帰られた月の岩石と土壌は、レゴリス中に水、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、窒素などの揮発性物質を含んでいる。 これらのうち一部は太陽風由来だが、特に窒素の量は太陽起源だけでは説明できないほど多い。2005年、東京大学の科学者たちは、これらが磁場が形成される前の地球の初期大気から来たものであり、当時は磁場が脱出を防いでいたはずだと提案した。
ロチェスターのチーム（大学院生Shubhonkar Paramanick、教授Eric Blackman、教授John Tarduno、計算科学者Jonathan Carroll-Nellenbackを含む）は、2つのシナリオをモデル化：磁場のない初期地球と強い太陽風対比、保護磁場と弱い太陽風を持つ現代地球。シミュレーションは、今日の方が粒子移送が効率的であることを示した。太陽風が上層大気から荷電粒子を剥ぎ取り、それらが月の軌道まで伸びる磁場線に沿って移動するためだ。
「月の土壌に保存された粒子のデータと太陽風が地球の大気と相互作用するコンピュータモデルを組み合わせることで、地球の大気と磁場の歴史を追跡できる」と、物理学・天文学部門の教授Eric Blackmanは語る。
この継続的な交換は、月の土壌が地球の気候的・進化的過去のアーカイブとして機能することを示唆する。また、水や窒素などの揮発性物質が宇宙飛行士を支え、長期滞在の物流を容易にする実用的利益も指摘される。
「私たちの研究は、火星のような惑星の初期大気脱出理解にもより広い示唆を持つかもしれない」とParamanickは付け加え、火星はかつて類似の磁場と厚い大気を持っていたと指摘。
この研究はNASAとNational Science Foundationの資金による。