月の誕生：巨大衝突説とその証拠

私たちが夜空に見上げる月。それは地球にとって最も身近な天体であり、古来から人々の暮らしや文化に影響を与えてきました。しかし、この月がどのように誕生したのかは、長い間謎に包まれてきました。現在では、最も有力な仮説として「巨大衝突説（ジャイアント・インパクト説）」が広く受け入れられています。本記事では、この説の概要や根拠、そして他の仮説との比較などを交えながら、月の誕生のメカニズムを詳しく解説していきます。

月の起源に関する仮説

月がどのようにして形成されたかについては、過去にいくつかの主要な仮説が提唱されてきました。

主な月の起源仮説の比較

この中で現在最も有力視されているのが「巨大衝突説」です。

巨大衝突説とは？

巨大衝突説（ジャイアント・インパクト説）は、約45億年前の原始地球に、火星ほどの大きさの天体（理論上「テイア」と名付けられている）が衝突し、その衝突によって宇宙空間に飛び散った破片から月が形成されたとするものです。

衝突のシナリオ

1. テイアの接近と衝突：太陽系が形成されて間もない頃、数多くの原始惑星が存在していました。その中の一つで、火星程度の大きさを持つ天体「テイア」が、やがて地球と同じ軌道付近を周回するようになります。やがて、両天体は重力によって徐々に距離を縮め、数百万年単位の時間をかけて最終的に衝突に至ります。
2. 物質の飛散：この衝突は非常に高エネルギーであり、地球とテイアの表層—特にマントル—が激しく加熱され、一部は蒸発し、高温のガスや液体の状態で宇宙空間へと噴出します。この飛散物の大部分は地球の重力圏内に留まり、やがて軌道上に広がる円盤を形成します。
3. 破片の集積：地球の重力の影響下で、この円盤状に分布した高温の破片は徐々に冷却されながら互いに衝突・融合を繰り返し、比較的短期間（数千年から数万年）で一つの大きな天体—すなわち「月」—へと集積していきました。この段階で、月は地球の周囲を安定して周回する衛星として誕生したのです。

巨大衝突説の証拠

巨大衝突説が支持される理由には、いくつかの科学的根拠があります。

1. 月と地球の同位体組成の類似性

地球と月の岩石は、酸素同位体の比率が非常に近く、同じ起源を持つことを示しています。これは「捕獲説」や「共成長説」では説明しきれない特徴です。

2. 月の鉄コアの小ささ

月は地球と比べて鉄のコア（核）が小さく、密度も低いです。これは衝突によって主にマントル成分が飛び散り、それが月を構成したことを示唆しています。

3. 月の高温形成の痕跡

月の表面にある「月の海」と呼ばれる広大な玄武岩の地形は、高温で形成されたことを示しています。衝突エネルギーによる加熱と説明するのが自然です。

4. コンピューターシミュレーションによる再現性

最新のスーパーコンピューターによるシミュレーションでは、巨大衝突の条件を与えることで、実際の地球と月の特徴をよく再現できます。

巨大衝突説の課題と進展

巨大衝突説にも未解決の問題がいくつか残されています。

月の組成が地球にあまりに似すぎている？

シミュレーションでは、衝突相手のテイアの物質がもっと多く月に含まれているはずですが、実際には地球の成分に極めて似ているという点が課題です。
これに対しては、

• 衝突後に完全に混合されたとする説
• 衝突角度や速度の再考による調整 などが提案されています。

多段階衝突モデル

近年では、1回の巨大衝突ではなく、複数の中規模衝突を経て月が形成されたとする説も研究されています。これにより、組成の類似性と軌道安定性の両方を説明できる可能性があります。

他の天体との比較：月の特異性

太陽系には多くの衛星がありますが、月ほど大きく、主惑星に対して高い質量比を持つ例はまれです。

この点でも、月は非常に特異な衛星であり、その誕生過程も特別である可能性が高いといえます。

まとめ

月の誕生について、現在最も有力視されているのが「巨大衝突説」です。これは原始地球にテイアと呼ばれる天体が衝突し、その飛散物から月が形成されたとする説で、多くの観測データやシミュレーションによって支持されています。酸素同位体の一致、鉄コアの小ささ、高温痕跡などの証拠がその根拠です。
未解決の課題はあるものの、巨大衝突説は今後の月探査や太陽系形成理論にとっても重要な鍵を握る仮説です。月の起源を知ることは、地球の歴史を知ることにもつながります。