月周回衛星「かぐや」で得られた	  成果と今後の月探査 	
宇宙航空研究開発機構(JAXA)	

大竹真紀子（おおたけ まきこ）	

1本日の目次	① 太陽系の構造と形成過程② 地球と月の違いと形成過程③ 月周回衛星「かぐや」による成果④ 今後の月・惑星探査2

①太陽系の構造	

太陽系天体の軌道概略図（国立天文台）	
3

①太陽系の構造	(http://www.kids.isas.jaxa.jp/zukan/solarsystem/solarsystem01.html)	

4

①太陽系の成り立ち	
太陽系の形成モデル	
ガス円盤形成	〜数100万年	

微惑星形成	
〜10km	
原始惑星形成	〜1000万年	
原始惑星間	の巨大衝突	

巨大衝突による地球・月の形成	

太陽系形成	

〜1億年	
水星、金星、地球、火星	（岩波講座，地球惑星科学1，地球惑星科学入門から改定）	

5	  
5	

②地球と月の違い：大きさ	
6400 km	

1740 km 	月	地球	
6

②地球と月の違い：大気と海	ある。		

地球
大気・海あり	ない。	
月（地球のような）
大気・海なし	7

②地球と月の違い：表面	

月の表	

月の裏	

月の表面は暗い領域（うさぎの模様）と明るい領域から成り立っている	

8

月面：暗い領域のできかた

9②地球と月の違い：表面•月の表面には凹凸があり，丸い穴は、空から大きな天体が落ちて衝突してできたもので｢クレータ｣と呼ばれる	

©JAXA/NHK10

月のクレーターの例：ティコクレーター	

©JAXA/NHK	©JAXA/NHK	

ティコクレーター	11地球にもクレーターがある！	
• 有名なのはメキシコのチチュルブ隕石孔
約6550万年前にできたクレーターのあと• この出来事で、恐竜が絶滅したのではないかと考えられています	

隕石衝突の証拠の分布	
(Schulte他，Science, 2010)	
12 12

②地球と月の形成過程	
•地球は約46億年前に小さな岩とか石の固まりが合体をくりかえし、だんだん大きくなってできました。	
→しかし、地球の周りをまわっている月がどうやってできたのか、月の形成過程はまだはっきりとわかっていません．これまで4つの説が考えられてきました．	

①兄弟【ふたご】	
②他人【つかまえた】	 ③親子【わかれた】
地球と同じときに同 月が別のところから 地球がはやいス
じところで岩とか石 とんできて、地球に ピードでまわっていてちぎれてとびだしが合体してできた。	 つかまった。	てできた。	

④巨大衝突【ぶつかった】	
大きな石のかたまりが地球にぶつかってとびちったカケラがあつまった。	
13

巨大衝突説を確かめる	
巨大衝突がおこると衝突により“破片”ができ，それが集まって円盤になる(シミュレーション：Robin. M. Canup, 武田隆顕 映像：武田隆顕 写真：国立天文台・天文情報センター)	

円盤から破片が集まって月ができる
このとき月は非常に高温になる	

月の表面は誕生直後に溶けていたはず。。
本当に月はとけていたのか？
14

月面：明るい領域のでき方
地殻：月形成の直後にマグマの海(ﾏｸﾞﾏｵーｼｬﾝ)が冷えて固まり、最後に白い鉱物（斜長石）がマグマから浮き上がって地殻を作る	
マグマオーシャンの固化 カンラン石沈降


冷却
コア

15

月探査の歴史	探査手 帰還試料	
重量(kg)	 備考�法�

ミッション名�

打ち上げ日� 国名�

ルナ2号�

1959/9	

旧ソ連�

周回�

��

月に命中、人類史上初めて他の天体に到達した人工物体�

ルナ・オービタ5号�

1967/8	

アメリカ�

周回�

��

成功1〜5号で月表面の99%を写真に納める�

アポロ11号�

1969/7	

アメリカ�

着陸�

21.6	

初の人類月着陸�

アポロ12号�

1969/11	

アメリカ�

着陸�

34.3	

��

ルナ16号�

1970/9	

旧ソ連�

着陸�

��

豊かの海に着陸、遠隔操作で月の土壌を地球に持ち帰るのに成功�

ルナ17号�

1970/11	

旧ソ連�

着陸�

��

8輪の無人月面車ルノホート1号を月面に降ろし、10km走る�

アポロ14号�

1971/1	

アメリカ�

着陸�

42.3	

��

アポロ15号�
ルナ20号�

1971/7	
1972/2	

アメリカ�
旧ソ連�

着陸�
着陸�

77.3	
��

初めて月面移動車が使われる�
50gの標本を持ち帰る�

アポロ16号�

1972/4	

アメリカ�

着陸�

95.7	

ケイリー高原に着陸�

アポロ17号�
ルナ24号�
ひてん・はごろも�

1972/12	
1976/8	
1990/1	

アメリカ�
旧ソ連�
日本�

着陸�
着陸�
周回�

110.5	
����

最初の地質学者の宇宙飛行士�
170gの標本を持ち帰る�
日本最初の月探査衛星．月のスイング・バイ技術など工学実験を実施�

クレメンタイン�

1994/1	

アメリカ�

周回�

��

��

ルナ・プロスペクター�
スマート1	
かぐや�
嫦娥1号�
チャンドラヤーン1号�

1998/1	
2003/9	
2007/9	
2007/10	
2008/10	

アメリカ�
ESA
日本�
中国�
インド�

周回�
周回�
周回�
周回�
周回�

��
��
��
��
��

��
��
月周回探査機として最多の14種の観測機器を搭載�����

ルナ・リコネサンス・オービタ�
嫦娥2号�

2009/6	
2010/10	

アメリカ�
中国�

周回�
周回�

��
��

��
��

グレイル�

2011/9	

アメリカ�

周回�

����

ラディー�
嫦娥3号�

2013/9	
2013/12	

アメリカ�
中国�

周回�着陸�����

月大気と塵環境の探査�
月面に軟着陸、月面探査機（無人月面車の「玉兎号」）�

JAXA宇宙情報センターwebページの情報に加筆・修正�

16	  月試料による成果	
月探査の着陸点とアポロによる試料採取点	

●月試料にはアポロなど着陸探査による帰還試料と月隕石とがある●これまでの月探査の着陸点は月の表側のみに限られている月の表側�
(Heiken et al., Lunar SourceBook, 1991から改定)	

●帰還試料の中で最も広く研究に用いられているアポロ試料は，表側のしかもごく一部の領域からのみの採取	＋�着陸点�
����アポロによる試料採取点�

17	  月帰還試料の例�

斜長岩�試料番号：

�	

試料番号：

�薄片写真�

（画像の幅がに相当

月面に存在する岩石の多くは岩石が破砕されてできた礫岩．少数だけ破砕や溶融を受けた痕跡がない岩石が存在する．	

18�

③ 月周回衛星「かぐや」による成果	
かぐや概要	
●衛星の構成:主衛星：かぐや	 子衛星：おきな、
おうな	 ●ミッションの期間：通常ミッション18ヶ月	 
●軌道：高度100	 km極円軌道（月の南北方向に周回）	 
●重量:	 合計	 3020	 kg（燃料含む）	 
観測機器(14機器）:	 約300	 kg	 ●2007.9.14に種子島より打ち上げ、2009.6に月にかえる。。	 
●月の全球観測	 	 	 化学組成、3次元地形情報、重力場、磁場、月環境の観測	 
●将来の月探査に向けた技術の開発	 
月軌道への投入、軌道修正、地上との通信	 
●社会的な貢献ハイビジョンテレビによる地球の出/入り、月表面の放映、	 

2006.10.13	 
19	

マルチバンドイメージャ(MI)のデザイン	

2本の集光系

衛星軌道

100km

プッシュブルーム方式
観測幅19.3km	

観測波長=可視域: 415, 750, 900, 950, 1000 nm
近赤外域: 1000, 1050, 1250, 1550 nm	

空間分解能= VIS: 20m, NIR: 62m
20	  DPCM (loss-less) 圧縮かぐやが月へ行くまでの道のり	
地球	
月	

21

MI 観測波長と月鉱物の反射スペクトル	
可視5バンド	

近赤外4バンド	

反射率（％）	

斜長石	

カンラン石	輝石	

波長（nm)	
22	  クレータの中央丘を調査する	

(Heiken et al., Lunar
Source Book, 1991より）	
23	  かぐやの成果①	

40th LPSC M. 33

なぜ純粋な斜長岩が面白いのか？	

25	  月全球を調べた結果	

26	  斜長岩の形成とマグマオーシャン	

青い色の岩石（純粋な斜長岩）が月全球に普遍的に存在		月の表面が溶けていなければ(ﾏｸﾞﾏｵーｼｬﾝが27無ければ）このような岩石は作れない！	

純粋な斜長岩のできかた	
月表面	

固化した斜長石粒子	
苦鉄質鉱物	

浮上・堆積した地殻	

部分的に溶けている領域	
固化した地殻	月マグマオーシャン	

結晶粒子間の苦鉄室なマグマ	マグマオーシャンからの斜長石の浮上をモデル化し，シミュレーショ
ンすると，ある程度広い物理条件においてマグマが効率的に抜けることで純粋な斜長岩ができ，これが観測事実ともよく合致．	
トラップされるメルトが2%の場合	

(Piskorz & Stevenson, Icarus, 2014から改定)		

粒子サイズ(mm) 	

メルトが抜ける

純粋な斜長岩ができる結晶の粒子サイズやマグマの粘性	

メルトは抜けない 	
粘性（logスケール） 	

28	  28	かぐやの成果②月の二分性	  
裏側	

表側	

裏側	

(Araki他, Science, 2009)	

これまでの観測では月の表裏の二分性の成因がマグマオーシャンと関係するのかどうか解らない→地殻がどこから先に固まったのかを調べて二分性の成因を知る(Jollif他, JGR, 2000)	

29	  地殻はどこから固まったのか？	  
Mg# = Mg/(Fe+Mg) (モル%)	
マグマの分化過程を反映	
=どこが先に固まったのか		
月の高地物質は、アポロ試料の分析値から低いMg#が言われていた。ただし、アポロ試料は表側ごく限られた領域からしか採取されていない。		
よって本研究では、月全球の高地地殻物質のMg#推定とその分布を調べる	

隕石中の高いMg#= <80	
(Takeda他, 2006)	

月試料のMg#は50〜70	
(Warren, 1993など)	

(Warren, Am Min.,1993から改定)	

30	

苦鉄質鉱物のMg#マップ	  (Ohtake他,NatGeosci., 2012から改定)	

・表と裏で異なるMg#	
・裏側でMg#が最大（〜80)	

アポロ着陸点(60.2; 本研究)

アポロ試料	
分析値

裏側

表側	

表と裏のMg#比較	  表：30〜70 	
平均 54.9			
裏：40〜80 	
平均 62.2

アポロ試料平均(61.5)
月隕石中の値(Ohtake他, NatGeosci.,2012から改定)	
32	  裏に高いMg#がある原因	  ●溶岩流がまざった？	
溶岩流のMg#は低いため説明がつかない●深部(マントル)物質がまざった？	
苦鉄質鉱物量が少ないので考えづらい●外来性の裏物質？	
Mg#連続性から，都合のよい値説明は困難●地殻形成後に変質してしまった？	
全球規模でのMg#の傾向を説明困難●マグマオーシャンの	固化過程に関係？	
33

二分性の研究：マグマオーシャンのあと、月はどこから固まったのか？	
「かぐや」分光
データによる鉄とマグネシウムの比の地図		
Mg/(Mg+Fe)モル比		
赤い色ほど先にかたまった場所	

月の地殻は裏側から成長した	

34

④ 今後の月・惑星探査「宇宙における生命居住環境の理解」に向けて	＜現在の生命の居住範囲＞	

地球古地質、生物分野による過去の生命居住環境の調査・生命発生過程の研究	

我々の太陽系に地球以外に生命が存在するのか：生命が存在する可能性がある「火星探査」や「木星探査」
によるエウロパ、ガニメデなど衛星の観測が有利	

＜生命起源物質＞	

有機物の起源を調べる：	
太陽系形成時のままに近い有機物のを調べる「小惑星探査」が有利	

宇宙における生命居住環境の理解	

・我々の住む地球の（遠い）将来の姿	
・我々以外の太陽系に生命の居住が可能な天体が存在する条件・確率の調査	

＜生命を育む	環境（水・大気）	の進化＞	

生命を育む環境のうち水・大気の進化を調べる：大気を今も持つ「金星探査」や「火星探査」が有効	

＜生命を育む環境	（固体天体）の誕生＞	

地球のような環境をもつ惑星誕生の条
件・頻度を調べる：惑星を形成する過程の初期の情報は「小惑星探査」が後期の情報は「月探査」が有利	
天文観測による太陽系外の生命を育む環境を持つ惑星の探索	

＜生命を育む環境（地殻）の形成＞	

生命を育む環境（地殻）がどのように形成されたのかを調べる：地球と同じように進化していて、かつ進化途中の情報を多く残す「月探査」が有利	
＊水色のハッチは惑星探査
でアプローチする項目	

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