月の起源とタングステンパズル
月の形成
広く受け入れられているジャイアントインパクト仮説によると、月は約45億年前にテアイアと呼ばれる火星サイズの天体が地球に衝突したときに形成されました。シミュレーションと月面岩石の分析により、月は主にテアイアのマントルの物質で構成されており、その組成は地球のマントルと類似していることが示唆されています。
月の化学組成
しかし、惑星は通常、明確な化学組成を持っています。テアイアが地球から遠く離れて形成された場合、その組成は異なっていたはずであり、月の組成は地球のマントルと類似していないはずです。
タングステンパズル
月の起源の物語を複雑にする要素の1つは、タングステンです。タングステンは鉄を愛する元素で、惑星の核に向かって沈む傾向があります。したがって、月と地球は非常に異なる量のタングステンを持つはずです。テアイアのタングステン豊富なマントルは、衝突時に月に取り込まれていたからです。
同位体の類似性
2つの独立した研究が、月面岩石と地球サンプルの2つのタングステン同位体の比率を調べました。彼らは、月面岩石が地球よりもわずかにタングステン182を多く含んでいることを発見しました。タングステン182は、半減期が短いハフニウム182の放射性崩壊によって生成されるため、興味深い発見です。
晩期ベニア仮説
タングステンパズルに対する最も簡単な解決策は、晩期ベニア仮説です。この仮説は、地球と原始月は当初、同様のタングステン同位体比を持っていたことを示唆しています。しかし、地球はより大きく質量が大きいため、衝突後も微惑星を引きつけ続け、マントルに新しい物質を加えました。この晩期ベニアは、タングステン182と比較してより多くのタングステン184を持っていたはずですが、月は衝突時の比率を維持していたでしょう。
晩期ベニアの証拠
晩期ベニア仮説は、地球が予想以上にマントルに親鉄元素（鉄を愛する元素）を多く含んでいるという事実によって支持されています。これらの元素は核に沈んでいなければなりませんが、隕石の衝突によって核形成後に地球にもたらされたはずです。
タングステン同位体比の類似性
原始月が地球のタングステン比に一致するためには、テアイアと地球は非常に類似したタングステン含有量で始まっていなければなりません。このパズルを解くにはさらなる惑星調査が必要ですが、月の起源の物語はより明確になりつつあります。
月の形成における微惑星の役割
シミュレーションにより、比較的近距離で形成され、したがって組成が似ている天体間で大きな衝突が発生する可能性が高いことが示されています。これは、テアイアが地球の比較的近くに形成されたという考えを裏付けています。
微惑星と晩期ベニア
微惑星は月の形成後も若い太陽系を爆撃し続けました。地球は月よりもこの晩期ベニア物質を多く取り込み、組成の違いにさらに貢献しました。