月に超強力な磁場があった!? アポロの石が明かす驚きの真実

月に磁場はあったのか、なかったのか。アポロ計画で持ち帰られた石を測定するたびに結果がバラバラで、科学者たちは40年以上も論争を続けてきた。「弱いけど長い磁場があった」派と「短いけど超強力な磁場があった」派。オックスフォード大学の研究チームが最新の量子技術でこの論争に決着をつけた。答えは「両方正しかった」だった。

「弱い派」vs「強い派」 ── 40年の論争

アポロが持ち帰った謎の石

1969年から1972年にかけて、アポロ計画で月から約380キログラムの岩石が地球に持ち帰られた。科学者たちがこれらの石を調べると、石の中に磁気の記録が残っていることが分かった。

地球の岩石も同じように磁気を記録している。溶岩が冷えて固まるとき、その時代の地球の磁場の強さと向きが岩石に刻まれるのだ。月の石も同じ原理で、約35億年前の月の磁場を記録していた。

ところが問題があった。測定結果がバラバラだったのだ。ある石からは地球と同じくらい強い磁場の証拠が見つかり、別の石からはほとんど磁場がない証拠が出た。

2つの仮説が真っ向対立

科学者たちは2つのグループに分かれて論争を続けた。

一方のグループは「月には弱いけど長く続く磁場があった」と主張した。もう一方は「短時間だけ超強力な磁場が現れていた」と考えた。どちらも証拠があったため、決着がつかなかった。

この論争が続いた理由は、測定技術の限界にあった。1970年代の装置では、石に記録された磁気の細かい変化を正確に読み取れなかったのだ。

量子ダイヤモンド顕微鏡が見せた答え

量子ダイヤモンド顕微鏡という武器

オックスフォード大学のクレア・ニコルズ博士らの研究チームは、量子ダイヤモンド顕微鏡という最新装置を使った。この装置は、ダイヤモンドの中にある特殊な構造を利用して、極めて弱い磁気まで測定できる。

従来の装置が1ミリメートル四方の平均値しか測れなかったのに対し、量子ダイヤモンド顕微鏡は髪の毛の太さの10分の1という細かさで磁気を測定できる。これは、本の1ページ全体をざっくり読むのではなく、1文字ずつ虫眼鏡で見るようなものだ。

両方の説が正しかった

研究チームがアポロ15号と17号が持ち帰った石を詳しく調べた結果、驚くべき事実が判明した。同じ石の中に、強い磁場の記録と弱い磁場の記録が混在していたのだ。

つまり、月の磁場は一定ではなく、急激に強まったり弱まったりを繰り返していた。強いときには地球の磁場の100倍を超え、弱いときにはほとんどゼロになっていた。

シルミー

どっちの研究者も間違ってなかったんだ! 測った石が違っただけだったんだね

「どちらの研究者も間違っていなかったんです。ただ、測定した石のサンプルがたまたま強い時期のものか弱い時期のものかで、結果が違って見えただけだったんですね」とニコルズ博士は説明する。

衝突が磁場を生み出した

では、なぜ月の磁場はこんなに激しく変動していたのか。研究チームは、巨大隕石の衝突が原因だと考えている。

直径数キロメートルの隕石が月に衝突すると、膨大なエネルギーが解放される。このエネルギーによって月の内部の液体金属層が激しくかき混ぜられ、一時的に強力な磁場が発生する。これは、スプーンでコーヒーをかき混ぜると渦ができるのに似ている。

この磁場は数日から数週間しか持続しない。しかし、その短い間に溶岩が冷えて固まれば、超強力な磁場の記録が石に刻まれる。衝突がない時期には弱い磁場しかないため、その時期に固まった石には弱い磁場の記録が残る。

この発見が変えること

ダイナモ理論の限界

地球の磁場は、ダイナモ効果という仕組みで生まれている。地球の核には液体の鉄があり、これが対流することで磁場が発生する。地球の自転と熱対流が組み合わさって、安定した磁場が何十億年も維持されている。

月にも昔は液体の核があったと考えられているが、月は地球より小さいため、すぐに冷えて固まってしまったはずだ。そのため、月のダイナモは数億年しか動かなかったと推定されている。

今回の発見は、月の磁場がダイナモだけでは説明できないことを示している。隕石衝突という外部からの刺激が、磁場を一時的に復活させていたのだ。

他の天体でも起きている?

この発見は、月以外の天体にも当てはまるかもしれない。火星や水星も、かつては磁場を持っていた証拠がある。これらの天体でも、隕石衝突が磁場を強めていた可能性がある。

特に火星は、太陽系最大級のクレーターをいくつも持っている。これらの衝突が、火星の磁場の歴史に影響を与えていたかもしれない。

生命の可能性への影響

磁場は、宇宙からの有害な放射線を防ぐバリアの役割を果たす。もし月が定期的に強い磁場を持っていたなら、その時期には表面の環境が今よりずっと穏やかだった可能性がある。

なぜ今は磁場がないのか

現在の月には、ほとんど磁場がない。アポロ計画で設置された磁力計の測定では、地球の磁場の1000分の1以下しか検出されなかった。

これは、月の核が冷えて固まってしまい、対流が止まったからだ。小さな天体は冷めやすい。たとえるなら、小さなコーヒーカップは大きなポットよりも早く冷めるのと同じ理屈だ。

月の核は約30億年前までに完全に冷え、ダイナモ効果が停止した。それ以降、月は磁場を失い、現在のような「磁気的に死んだ」天体になった。

地球の磁場の未来を考える

地球の磁場は、私たちの生活に欠かせない。磁場がなければ、太陽からの有害な宇宙線が地表に降り注ぎ、生命は存在できない。GPSや通信システムも磁場の影響を受けている。

ところが、地球の磁場は過去200年間で約10%弱まっているというデータもある。月の磁場が消えたように、地球の磁場もいつかは消えるのか。

月の磁場の研究は、そうした疑問に答えるヒントを与えてくれる。地球の核がどのように冷えていくのか、磁場がどのように弱まるのか、そのメカニズムを理解することは、私たちの未来を考える上でも重要だ。

将来、月面基地を作るときには、この磁場の歴史が重要な情報になるかもしれない。かつて磁場が強かった場所には、放射線にさらされにくい環境が残っているかもしれないからだ。

この研究は科学誌Natureに掲載され、世界中の研究者から注目されている。アポロ計画から50年以上経った今も、月の石は新しい発見を私たちに教えてくれている。

2つの仮説が40年対立し、最新の量子技術が「どちらも正しかった」と証明した。アポロ計画から50年以上経った今も、月の石は新しい答えを教えてくれている。