新しい研究により、アポロロック中のチタンの含有量を測定し、月の初期の化学組成を解明することができました。

（MENAFN- The Conversation） 地球と月は今日非常に異なった姿をしていますが、宇宙の似たような条件下で形成されました。実際、支配的な仮説によれば、初期の地球は火星サイズの物体に衝突され、その巨大な衝突が月を形成するための物質を放出したと言われています。しかし、地球とは異なり、月はプレートテクトニクスや表面を再形成し、酸素などの元素を数十億年にわたってリサイクルできる大気を持っていません。

その結果、月はそれを形作るのに役立った地質条件の記録を保持しており、科学者たちに私たちが今日住んでいる世界についての洞察を与えることができます。月の初期の火山活動中に形成された岩石は、約40億年前に発生した出来事を窓のように提供します。月の岩石が形成された条件を明らかにすることによって、科学者たちは私たち自身の惑星の起源を理解することに近づきます。

2026年3月に『Nature Communications』誌に発表された研究で、私たちの物理学者と地球科学者のチームは、古代の月のマグマから結晶化した月の岩石中の鉱物であるイルメナイトを調査しました。最先端の電子顕微鏡を使用して、このイルメナイト中のチタンの化学的特徴を調べたところ、約15%のチタンが予想よりも少ない電荷を持っていることがわかりました。

三価チタンの影響

イルメナイト中のチタン原子は、通常、酸素と結合する際に4つの電子を失い、4+の正の電荷を持つことになります。これは原子の酸化数として知られています。私たちが研究したサンプル、アポロ17号ミッション中に収集された岩石から、イルメナイト中の一部のチタンは実際には3+の電荷しか持っていないことがわかりました。これは三価チタンと呼ばれます。三価チタンの測定は、地質学者が長い間疑っていたことを確認します：すなわち、月のイルメナイトの一部のチタンは、より低い電荷状態で存在するということです。

三価チタンは、化学反応のために利用可能な酸素の量が少ないときにのみ発生します。したがって、イルメナイトの三価チタンの豊富さは、岩石が形成された約38億年前の月の内部における酸素の相対的な可用性について教えてくれる可能性があります。

月の初期の化学との関連

私たちのチームはこれまでに1つの月の岩石しか詳しく調査していませんが、発表された研究から、三価チタンを含む可能性のある月のイルメナイトの分析が500件以上あることを特定しました。これらのサンプルを研究することで、月の化学が異なる場所や時期によってどのように変化するかについての新しい詳細が明らかになる可能性があります。

私たちの研究は以前の研究に基づく関連性を強調しますが、イルメナイト中の三価チタンと酸素の可用性との関係は、まだターゲットを絞った実験データで定量化されていません。

その関連性を探る実験を実施することで、イルメナイトは月の内部についてのさらなる詳細を明らかにする可能性があります。私たちは、この関係が地球に対して化学的に利用可能な酸素をあまり含まない他の惑星や小惑星にも適用されると期待しています。

次は？

これらの方法は、50年以上前のアポロミッションで収集された多くの月の岩石を研究するために使用でき、また、今後のアポロミッションからのサンプルや、2024年に中国の嫦娥6号ミッションによって持ち帰られる月の裏側からの岩石も対象にできます。

私たちのチームの1人は、新しい実験室を使用して、マグマにおける酸素の可用性がイルメナイト中の三価チタンの豊富さにどのように影響するかを探求する計画を立てています。このような実験を通じて、私たちの発見に基づいて、イルメナイトを使用して月の古代のマグマの歴史を再構築できる可能性があります。

私たちは、高度な科学的方法を用いた月の岩石の将来の研究が、古代の月に存在した化学条件を明らかにするために不可欠であると考えています。これらは、月自身の歴史だけでなく、地球の過去の最初の章に対する手がかりも提供する可能性があります – 地球からはすでに消されてしまった記録です。

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