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日本惑星科学会誌 Vol.14.No.3,2005

特集「月から始まる地球惑星進化学」

総括
岡田達明1

����� ��� ����し，月に対する概念，特に進化過程に対する見方を大きく変えつつある．以来，新しい視点での月の研究が今回，日本惑星科学会誌『遊星人』のご好意により，活発に行われている[2]．

「月から始まる地球惑星進化学」を特集することにな

また，これまで月隕石が30個以上回収され，物質科った．これは，2005年度・地球惑星科学関連学会合同

学的にも研究が大いに進展している．特に，アポロ・大会（開催地：幕張）における同名のセッションの中ルナ試料が表側の赤道付近に集中しているのと対照的からトピックスをピックアップしたものである．月やに，全球から満遍なく取得されており[3]，月地殻の地球型惑星の形成・進化過程に関する最新の話題や考形成過程や火山活動について新たな知見をもたらして察，レビューなどの7編の論文（今号掲載分は5編）かいる．

ら構成される．企画開始から原稿締め切りまでが短期

以前から月は，比較惑星学の標本的役割をもってい間であったこともあり，議論が不十分な点もあると思る．天体サイズが小さいために進化が初期段階で終焉うが，多少でも読者の研究のきっかけとなれば，本特し，過去の状態を現在に留めていると考えられること集の役割を果たしたと考えている．などが理由である．また，地球―月系の形成過程を理そもそも，なぜ今，月なのか？

解するための貴重な情報源でもある．最近の太陽系形

月は現在，科学的にHOTであり，しかも日本を含成理論や数値シミュレーション，系外太陽系の観測なむ諸外国が今後10 ～ 15年間に多数の月周回・着陸機

どから太陽系進化モデルの精度が向上している．一方，を送り込む予定であり，月の研究を進展させる絶好の隕石や宇宙塵の分析が進み，それらが融合して新しいチャンスである．

太陽系観が出来上がりつつある[4]．月や地球をはじアポロ・ルナの実現は月科学に多大なる進展と結実めとした地球型惑星の統一的，系統的な理解を太陽系をもたらした[1]．そのデータは今から30年以上前に進化の中に位置づけて進める時期にきている．月は過得られたものだ．当時の低い観測技術と赤道域に限ら去の情報の豊富さ，今後の探査計画，および比較的単れた観測範囲，表側の赤道域など数箇所から持ち帰っ純と考えられる内部構造から，格好の研究対象といえた試料の分析により，月（というよりも惑星）の研究るだろう．

が本格的にスタートした．時代が経て1990年代になり，今，まさに月探査の時代が始まろうとしている．日

2機の月周回衛星クレメンタイン，ルナー・プロスペ

本は月周回探査機セレーネ[5]を2007年に打ち上げるクタが送られた．両衛星の観測機器は現代の技術から予定である．また，ペネトレータを用いた先進的な内すれば旧式・低性能であるが，月全球の探査によって，部構造探査の技術を確立しつつある[6]．着陸を含めアポロ・ルナ時代の局所的情報に基づく知見から脱却た次期月探査の検討も進めている[7]．世界的にも月

1. 宇宙航空研究開発機構・宇宙科学研究本部

探査は目白押しである．インドは2007年を目指し，月総括／岡田87

周回衛星Chandrajaan-1を開発中である．中国も「周・ことが大切である．また，月の研究にとどまらず，地着・還」構想，即ち2007年頃に周回衛星「嫦蛾（月に球型惑星，そして太陽系の研究に展開してゆくべきも住む仙女）1号」，続いて2020年頃までに着陸やサンプのである．今回の特集号は，こうした試みの最初の一ルリターンを行い，有人につなげる国家戦略を掲げて歩となり，今後の研究の進展に少しでもお役に立てばいる．米国の新宇宙政策では，2008年に周回機（LRO），幸いである．

続いて着陸機を次々に送り，2015から2020年に「人類の月への帰還」を目指す．欧州は現在，欧州宇宙機関

������ ��� �����（ESA）のSMART-1[8]が月を周回中であり，その観測データは近々公開される．また，イタリアを中心に，月周回・着陸機の構想を進めている．

合同大会では例年，「月」セッションを開催してきた．当初はセレーネの立ち上げにあたり，月科学の整こういう時代の中で，われわれ科学者は，月の科学理，各観測機器による科学観測提案，各観測機器チーを新たな視点で再検討，再構築し，今後入手される観ム間の相互理解を進め，総合的な科学に発展される目測データを有意義に使い，さらに次の探査での観測内的があった．発表内容は，月科学の最新の話題の他に，容・機器へリクエストするという循環を形成してゆく

月探査での具体的な観測目標の設定，観測機器・解析

表1 � 2005年度｢月｣セッション発表内容（氏名の＊は招待講演）

AM1

AM2

PM1

申請者名
三浦保範
古市勝久
斉藤靖之
佐伯和人
児玉信介
斉藤貴美子
荒井朋子
諸田智克
佐々木貴教
岡田達明＊
佐々木晶＊
並木則行＊
押上祥子

ポスタ�

杉原孝充＊
大竹真紀子＊
大谷栄治＊
山口亮＊
沼川広太
板垣義法
小川和律
熊本 篤
春山純一
出村裕英
平田 成
平田 成
尾張厚史
今村雄一郎

タイトル
地球における巨大衝突を示す物的証拠
SELENE 搭載α線検出器 (ARD) による科学
月内部熱構造の構築
月面画像分光望遠鏡 ALIS の性能評価と運用計画
ALIS データによる月の海の玄武岩の組成分布
分光望遠鏡による月面絶対輝度の推定法の検証
月隕石 Yamato983885 中の KREEP 玄武岩
クレータ生成率不均質と月の進化
Reconsideratin of Hf-W chronometry: Implications for Moon-forming giant impact.
水星：還元的環境で形成された惑星
火星，水星，金星の火山活動 － 月との比較
線形安定性理論による金星リソスフェア不安定性の評価と惑星冷却メカニズムの考察
Magellan SAR 画像輝度から指定される金星の溶岩チャネル Baltis Vallis の横断地形プ
ロファイル
月の初期進化：固体惑星初期進化過程の研究方法
Geochemical Relationship of the Moon and Earth
地球の含水マグマオーシャンと月のマグマオーシャン： 地球と月の地殻の起源
月と分化した小惑星地殻の初期進化
月の地震波トモグラフィー
深発月震震源における潮汐応力主軸方向とイベント発生の関連性
月面地質 X 線分析用 CNT-FE 小型 X 線管球の基礎開発
Electromagnetic compatibility (EMC) performance of Lunar Radar Sounder (LRS) on
board the SELENE spacecraft
SELENE 搭載地形カメラのハードウェアとソフトウェアの開発状況ならびにデータ解析
準備について
数値地形学 DTM 上でのクレータ自動認識
Tycho 周辺の物質分布
Tycho 周囲の二次クレータ分布
月面の鉱物・化学組成分析のための輝石の可視 / 近赤外反射スペクトル測定
ベガによる大気補正手法を用いた月面絶対放射輝度の推定88

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法の開発が中心を占めた．これは，惑星探査に直接のMg#の推定を試みた．

関与する研究者にとって重要な発表機会の受け皿であ大谷[11]は，月と地球の地殻形成において，マントり，また当初の目的も持ち続けている．しかし，よりルの含水量の果たす役割を論じた．大谷らの実験[12]広範囲な分野の研究者を集めて議論する目的で，2005によると，含水マグマは低圧下で体積の圧力依存性が年度は趣向を変え，「月の起源・進化過程を比較惑星大きい．斜長岩地殻の形成には月のような無水条件が学的に捉え，月限定ではなく地球型惑星としての一般必要であり，逆に地球のような含水条件ではSiO2に富的な理解を進める」ことをテーマに掲げた．そのためむ大陸地殻が発達しやすいと主張している．また，月に，７件の招待講演を設定した．

が無水かつFeOに富み，難揮発性元素に富む組成は，今回は5月22日に3セッション分の時間割当を頂き，巨大衝突による月形成によって説明できるとしている．

17件の口頭発表，10件のポスター発表を行った（表１武谷・並木[13]は，地球と金星のリソスフェアの安参照）．ここで，招待講演を除く20件の内訳は月の科学：定性とその直下に形成される2次対流の時間・空間規8件，月に関連した科学：2件，室内実験：1件，月の模をマントルの含水量による粘性の違いで説明した．

地上観測とその開発：4件，月探査機搭載機器と解析法：

それは地球の中央海嶺近傍で見られる重力異常やリソ5件である．ちなみに聴衆は午前中が50 ～ 70名，午後スフェアのFlatteningの特徴と一致する．同モデルをが70 ～ 80名であった．惑星科学関連の別セッション

金星に適用すると，乾燥した金星では高粘性のため対と同時進行であった割には上々であったと考えている．

流の時間・空間規模が大きくなるが，それが金星特の大規模地形の成因となっている可能性を指摘している．

����������佐々木[14]は，各地球型惑星に見られる火山活動の特徴を相互比較して，各惑星の形成・進化過程の違い

今回の特集では，「月」セッションの7件の招待講演を論じている．

うち5件をトピックスとして紹介する（残り2件は次号

山口・武田[15]は，月の帰還試料や月隕石と，小惑の予定）．詳細は各論文を読んで頂くとして，ポイン星ベスタ起源とされるHED隕石の比較から，天体サトのみ列挙する．

イズの違いによる熱変成作用や火成活動の継続期間，

杉原[9]は，月のマグマオーシャンの固結過程とそ冷却の時間スケールの違いによる内部進化の違い，地れに伴う斜長岩地殻の形成過程を再検討した．マグマ殻形成過程の違いについて議論している．また，隕石オーシャン中で，深さ方向の圧力勾配（断熱温度勾配）重爆撃が月だけでなく普遍的に起きた可能性を提案しが結晶化温度（リキダス）の勾配と異なることに注目ている．

し，斜長石が安定的に結晶化する深さとそれに至るま

岡田[16]は，水星形成モデルと観測事実を説明するでの結晶分別のモデルを提案した．固体惑星の進化過解として，水星が還元的環境で還元的材料物質が選択程において，天体サイズの重要性として，圧力効果よ集積を経て形成されたと主張した．水星軌道域でEコる内部物質構造の形成やその後の進化過程への影響をンドライトが形成可能という最新のIDPの研究[17]か指摘している．

らも支持される．また，火星マントル組成がHコンド

大竹[10]は，新しく発見された月隕石に含まれる新ライト的[18]という結果を受けて，原始太陽系の新た種の月地殻岩石（Mg#が高い斜長岩質）の露出するな酸化還元状態マップを提示した．各惑星の典型的な位置を，月探査機による月面反射スペクトルデータと材料物質を提示したほか，選択集積が普遍的である可ガンマ線観測データから推定した．また，月地殻上層能性を指摘した．のMg#を見積もる（67-70前後）ことで，月のバルク

総括／岡田89起きた可能性も指摘する．

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酸化還元状態の違いが生じる原因は，原始太陽系の氷安定性とも密接に関連する．内側の惑星の水星，金月や地球型惑星の起源・進化過程について，統一的星が比較的Dry，地球はWet，火星もWetである．月に議論されるべき点は多々あるが，今回で特に重要なはDryだが，大谷[11]はその理由を巨大衝突による月点を以下にまとめてみた．

形成を仮定することで解釈可能としている．

(1) 天体サイズ依存性

Mg#は内部の部分溶融や火山活動の特徴を決める重要なパラメータであり，地球物理学的にはマント惑星の進化は冷却過程である．熱変成や火山活動のル密度を決める要因であり，内部構造や地殻の厚さ分期間や，冷却のタイムスケールなどの熱史は天体サイ布の推定に必須な最重要パラメータである．杉原[9]，ズに依存する．実際，惑星表面に残るクレータ分布を大竹[10]は月表面の典型的なMg#を求めている．大竹比較したとき，小惑星，月と水星，火星，金星と地球は特に月隕石とリモートセンシングの結果を合わせての順に年代が若くなる．実際，ベスタ起源とされる月のMg#の推定を試みている．地球のMg#=89に比べHED隕石，月の石や月隕石，火星隕石，地球の石のて月は小さいが，その理由については言及していない，平均的な形成年代を比較しても同じ傾向を示す．山

大谷[11]は，より外側起源の火星的組成をもつ原始惑

口・武田[15]は特に，ベスタがユークライト地殻を形星の巨大衝突によって説明できるとした．また，岡田成するとした場合，生成期間がCAI形成時期から長く[16]は，月ではかつて火成活動が見られたが，月よりて1千万年以内と極めて短期間に限定されるとしていも大きい水星で火山活動が乏しい原因をMg#の違いる．これは月地殻に比べても短い．のためとしている．

杉原[9]はさらに，初期進化におけるマグマオーシ
ャン固結過程への圧力効果の影響を指摘する．マグマ(3) 含水量オーシャン形成時に，天体サイズによる圧力勾配の違(2) にも関連するが，マントルのWet/Dryによっていによって結晶化する深さや組成が違い，結果として惑星の地殻形成，またはテクトニクスとして表面地形成される内部物質構造に影響が出るはずである．

形に現れる特徴について，大谷[11]が月と地球の関係，(2) 酸化還元状態武谷・並木[13]が地球と金星の関係について議論した．大谷[11]は物質科学的側面から，大谷らによる高天体サイズ以外でも，材料物質の酸化還元状態によ

温高圧実験の結果[12]を交えて，月がDryであるために，る影響は大きい．岡田[16]は水星に観測される高い密結晶化した斜長石がマグマオーシャンよりも軽くなり，度，高い表面反射率を説明するには，水星が還元的環浮遊できる．月では斜長岩質の地殻形成があり得るが，境化において，還元的物質が選択集積を経て形成されWetな地球では結晶の方が高密度になるため起こりえたと指摘する．最近のIDPの研究[17]，惑星マントルないとした．但し，このような単純な地殻形成は難し物質の研究[18]を加えて，原始太陽系の酸化還元状態いという杉原[9]の指摘もある．の分布を再考した．議論の簡単化のために金属鉄とSi

武谷・並木[13]は，地球と金星のマントルの本質的の比と，Mg＃の日心距離分布に着目した．現在の惑な違いがWet/Dryにあるとして，その結果として生星のそれらの推定値，また小惑星スペクトル型におけじる粘性率の違いに注目した．地球では低粘性のためる分布をよく再現する．さらに，材料物質の酸化還元に150 ～ 300kmの小規模な２次対流が生じるが，金星状態と，金属鉄濃集のための選択集積過程が普遍的にでは高粘性のためにその空間・時間規模が大きく，数90

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100kmから数1000kmになる．それが金星特有の大規ち上げを目指して準備中である．セレーネは打ち上げ模地形を形成した原因かもしれないことを指摘する重後しばらく後にデータが全面公開される．表２に，セ要な結論を導いている．

レーネの固体惑星科学関連の主要観測テーマを挙げる．

なお，双子惑星と呼ばれる地球と金星でWet/Dry

これを機に月の科学を考察し，日本発のデータの解析の違いが生じた理由については言及していない．地球に参加してみては如何だろうか．また，個別の観測機のプレート運動による物質循環によって地球内部に水器による結果のほか，複数の観測機器によるデータをが供給されたのか[19]，原始太陽系の氷安定境界から総合して分かる科学テーマも重要であり，新しい視点の距離の違いにより，揮発性成分の供給量が地球に多での解釈が期待される．

く，金星に少なかったためかもしれない．

また，将来の月探査計画について，検討が始まって以上，半分お話的に議論を進めたが，今回はあくまいる．何を目指し，どのような探査を行うべきであるでも地球型惑星の起源・進化過程を理解するというよかを，今回のような月や地球型惑星の形成・進化過程りも，問題を整理し，議論のきっかけを提供することの考察を深めながら考えていく必要がある．

を目的とする．その意味では，有意義なセッションを������組めたと考えている．

��������

今回の特集では，月や地球型惑星について問題を整理し，議論するきっかけとして大変有意義であったと今回みてきたように，月や地球型惑星の形成・進化考えている．セレーネの打ち上げも近づいているが，過程には系統的に俯瞰することで見えてくる特徴もあ

その科学テーマの再考，複数機器にまたがる科学の実り，今後のより充実した研究を期待するところである．

現にむけて，「セレーネ小研究会」を2 ～ 3 ヶ月に１

一方，今後は月探査をはじめとした惑星探査が活発に回の割合で開催している．惑星科学MLにも流してお行われる．これまでは惑星の特徴を知る偵察的な探り，参加は自由なので，皆様の参加と建設的な議論を査が多かったが，今後は具体的なテーマを掲げたより期待したい．

高精度の探査を目指す．セレーネは現在，2007年の打今回の特集を行う機会を与えて頂いた遊星人編集長

表2 � セレーネに搭載される観測機器とその特徴，観測対象

観測対象
元素組成
鉱物組成
地形地質構造
重力場
磁場
月周辺環境
地球電離圏
地球（広報）

機器
蛍光 X 線分光計
ガンマ線分光計
多色カメラ
可視近赤外分光計
地形カメラ
レーダサウンダー
レーザ高度計⊿ VLBI 電波源
リレー衛星
磁力計
粒子観測器
プラズマ観測器
電波科学
プラズマ撮像装置
ハイビジョン TV

特徴
主要元素（Mg,Al,Si 等）の分布．20km 分解能
主要元素，放射性元素，揮発性元素．100km 分解能
可視近赤外域の 9 バンドの撮像．20-60m 解像度
0.5-2.6 μ m の連続分光．500m 間隔．
解像度 10m の立体カメラ
HF(5MHz) のエコーによる地下構造探査．宇宙電波．
Nd:YAG レーザによる距離計測．誤差 5m．1 秒周期．
S-band × 3，X-band × 1 の送信機．VRAD2 衛星
主衛星を含め 4way ドップラー計測．裏側も計測．
3 軸．0.5nT 分解能．12 ｍのマスト先端に取り付け．
高エネルギー粒子，α線の観測
月周辺のイオン，電子計測
S/X バンド送信を用い，月電離圏の探査
XUV と可視での地球プラズマ，オーロラ撮像
広報用高精度撮像カメラ

総括／岡田91の倉本圭さん，編集幹事の田中秀和さん，多忙の中で快く引き受けて頂いた執筆者の皆様，建設的なコメントを頂いた査読者の皆様に深く感謝する．

[8] Foing, B.H., et al., 2001, Earth, Moon andPlanets, 85/86, 523.
[9] 杉原孝充, 2005, this issue., pp.92.
[10] 大竹真紀子, 2005, 遊星人（投稿中）.

����[11] 大谷栄治, 2005, this issue, pp.108.
[12] Sakamaki, T., et al., 2005, submitted to Nature.

[1] Lunar Sourcebook, 1991, eds. Heiken, G. et al.

[13] 武谷賢・並木則行, 2005, this issue, pp.113.

[2] Joliff B.L., et al., 2000, J. Geophys. Res. 105E2,[14] 佐々木晶, 2005, 遊星人（投稿中）.

4197.

[15] 山口亮・武田弘, 2005, this issue, pp.102.

[3] Korotev, R.L., 2003, Geochim. Cosmochim. Act,67, 4895.

[16] 岡田達明, 2005, this issue, pp.127.
[17] Ebel, D. and Alexander, C., 2005, Lunar Planet.

[4] 圦本尚義・倉本圭, 1997, 科学, 68, 637.
[5] Sasaki, S. et al., 2003, Adv. Space Res. 31, 2335.
[6] Mizutani, H. et al., 2000, ESA-SP402, 107.
[7] Okada , T., et al., 2005, Adv. Space Res., inpress.

図 � 月を周回するセレーネのイメージ図

Sci., 36, #1797.
[18] Agee, C.B. and Draper, D.S., 2005, Lunar
Planet. Sci., 36, #1434.
[19] Murakami, M., et al., 2002, Science 295, 1885.