月の磁場は強かったのか弱かったのか 40年の論争の鍵はチタンを含む岩だった

編集・パクト

月に、かつて磁場はあったのか、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。

「弱いけれど長く続いた磁場があった」派と、「短いあいだだけ、超強力な磁場があった」派。どちらも譲らず、決着はつかなかった。

2026年2月、オックスフォード大学のクレア・ニコルズ准教授らが、この長年の論争に一つの答えを学術誌『Nature Geoscience』に発表した。

結論を大まかに言えば、「両方とも、部分的に正しかった」。だが、その理由が意外だった。鍵を握っていたのは、誰も本気で注目していなかった、ある元素の存在だったのだ。

石は、なぜ太古の磁場を覚えているのか

岩石という「磁気のポラロイド写真」

そもそも、なぜ石が大昔の磁場を記録できるのか。鍵は、溶岩が冷えて固まる瞬間にある。岩石の中には、鉄を含む磁性鉱物の微粒子が散らばっている。

高温のときは熱で向きがバラバラだが、ある温度(キュリー温度、磁鉄鉱で約580度)を下回った瞬間、周囲の磁場の向きにピタリと固定される。

まるで、その場の磁場をパシャッと撮って焼き付ける、岩石版のポラロイド写真だ。

いちど焼き付いた記録は、再び高温にさらされない限り、数十億年ものあいだ保存される。月の玄武岩は、約35億年から40億年前に溶岩として噴き出して冷え固まったとき、当時の月の磁場を「凍結」した。

アポロ宇宙飛行士が持ち帰った約382キログラムの石の中に、その太古の磁気テープが眠っていたのである。

測るたびに、答えが違った

ところが、この磁気テープを読み取ると、結果がまちまちだった。ある石からは地球に匹敵するほど強い磁場の証拠が出て、別の石からは、ほとんど磁場がなかったという証拠が出る。

同じ月の石なのに、なぜこんなに食い違うのか。

科学者たちは二つの陣営に分かれた。一方は「弱い磁場が、月の歴史の大半にわたって長く続いた」と主張し、もう一方は「ごく短いあいだだけ、超強力な磁場が現れた」と考えた。

どちらにも、それを裏づける石があった。だからこそ、40年以上も決着がつかなかったのだ。

意外な鍵は「チタン」だった

誰も比べていなかった切り口

ニコルズ博士らのチームは、この論争に、新しい問いを持ち込んだ。石が記録した磁場の強さを、石の化学組成と照らし合わせてみたのだ。

すると、驚くほどきれいな関係が浮かび上がった。鍵を握っていたのは、チタンという元素の含有量だった。

分析した月の「海」の玄武岩のうち、酸化チタンを重さの6%以上含む石は強い磁場を記録していた。逆に6%未満の石は、すべて弱い磁場しか記録していなかった。

強いか弱いかは、偶然でも、測定ミスでもなかった。石に含まれるチタンの量という、はっきりした境目で分かれていたのである。

短命な「磁場の雷」

ではなぜ、チタンが磁場の強さを左右したのか。チームが描いたシナリオはこうだ。チタンを多く含む重い岩石は、月のマントルの中をゆっくりと沈み込み、やがて核とマントルの境界に達する。

そこで融けると、核の対流のパターンが一時的にかき乱される。その結果、月の磁場を生むダイナモの出力が、ぐんと跳ね上がるのだ。

だが、この現象は長続きしない。強い磁場が現れるのは、数十年から、長くても5000年ほど。月の45億年近い歴史からすれば、まばたきほどの一瞬だ。

論文の計算では、この強い磁場を、磁場が強かったり弱かったりした時期全体のわずか1%の時間だけ保つにも、約600回の融解が必要になる。

強い磁場は、ごくまれな例外だったということだ。

なぜ、40年も決着しなかったのか

サンプルが「偏って」いた

ここで、長年の論争の謎が解ける。強い磁場と弱い磁場、両方の証拠が出たのは、両方の陣営が、それぞれ正しい石を見ていたからだ。

ただし、どちらも月の歴史の一部分しか映していなかった。問題は、アポロが持ち帰った石が、たまたま偏っていたことにあった。

アポロの宇宙船は、平らで着陸しやすい「海」の地域に降りた。チタンに富む玄武岩を持ち帰ったのはアポロ11号と17号で、その結果、月の表面全体の割合よりずっと多くの「強い磁場の記録」が集まった。

ニコルズ准教授は「アポロの試料は、数千年しか続かなかったごくまれな出来事に偏っていた。それが、これまで5億年分の月の歴史を表すものと解釈されてきた」と話す。

これは、かつての研究者たちが測り間違えていた、という話ではない。

共著者のジョン・ウェイド准教授は「もし私たちが地球を調べに来た宇宙人で、6回だけ、それも平らな場所ばかりに降りたとしたら、同じような偏りが生まれただろう」と話している。

「新しいデータ」ではなく「新しい問い」

興味を引くのは、この決着に使われたのが、半世紀前に持ち帰られた、すでに調べ尽くされたと思われていた石だったことだ。

新しい探査で新しい石を採ってきたわけではない。チタンの量と磁場の強さを比べるという、これまで誰も本気でやらなかった問いの立て方一つで、40年来の論争にあっさり答えが出た。

そもそも、磁場はどうやって生まれるのか

融けた金属が生む「ダイナモ」

ここで、惑星の磁場が生まれる仕組みを押さえておこう。地球の磁場は、地球の中心にある核の、融けた鉄が対流することで作られている。

電気を通す流体が動くと電流が生まれ、その電流がまた磁場を作る。自転による力も加わって、この働きが自分で自分を励起し、磁場を保ち続ける。

これを「ダイナモ機構」と呼ぶ。地球も、木星も、太陽も、この仕組みで磁場を持っている。

月にも、かつて融けた核があり、ダイナモが働いていた。だが月の核は月の半径の7分の1ほどしかなく、理論上は弱い磁場しか作れないはずだった。

それなのに、アポロの石には時に地球並みの強い磁場の記録があった。「小さな核で、どうやってそんな強い磁場を?」——これも、長年の大きな謎だったのだ。

今回のチタン説は、その謎に一つの答えを示した。ただし論文は、この仕組みでダイナモが本当に動くかは、今後の計算機シミュレーションで確かめる必要があるとしている。

石は、月の内部を映す窓

月の石は、単に大昔の磁場を記録しているだけではない。その化学組成や磁気の記録を通して、直接は見られない月の内部で、何が起きていたかを教えてくれる。

チタンに富む岩石が沈み込み、核の境界で融け、ダイナモを揺さぶる——そんな地下深くのドラマを、私たちは石の分析から読み解けるのだ。

混同しがちな、もう一つの説

「衝突で磁場が強まった」説とは別

ここで一つ、混同を避けておきたい。月の強い磁場をめぐっては、今回のチタン説とは別に、「巨大隕石の衝突が磁場を一時的に強めた」という説もある。

両者は別の考え方だ。

衝突説は、大きな隕石がぶつかった際に生じる高温のプラズマが、もともと弱かった磁場を一時的に何十倍にも増幅し、衝突地点の反対側の地殻に強い磁化を刻む、という考えだ。

月面には、巨大クレーターの反対側に、説明のつかない強い磁気の帯が点在しており、この説はそれをうまく説明する。

だが、ニコルズ博士らの発見は、あくまで月の内部、チタンの融解によるダイナモの一時的強化の話だ。強い磁場の起源には、少なくとも二つの異なる筋書きが競い合っているのである。

月の磁場が、私たちに語ること

今、月に磁場がない理由

現在の月には、全体をおおう磁場がない。地球のダイナモが今も元気に働き続けているのに対し、月のダイナモは、なぜ止まってしまったのか。

月は地球よりずっと小さく、核も小さいため、冷えやすい。対流を保つエネルギーが、早々に尽きてしまったと考えられている。

地球の磁場が、今も宇宙線や太陽風から生命を守るバリアであり続けるのとは対照的に、月は磁場も大気も失い、太陽風に直接さらされる裸の天体になった。

月と地球、二つの運命を分けたものの一端が、この石に刻まれている。