いま いちばん ゆうりょくな 考えは、こうです。まだ 月が なかった 大むかし、地球に 火星くらいの 大きさの 星が ぶつかりました。この 星を「テイア」と よびます。ぶつかった ときに、とびちった かけらが 地球の まわりを まわり、あつまって 月に なった、と 考えられて います［1］。

それは、およそ 45おく年まえの こと。月の いしの ねんだいを しらべると、月は、太陽の まわりの 星が できはじめてから 6000まん年くらい あとごろに できたと かんがえられて います。ただし、できた じきには けんきゅうの はばが あります［1］。月が できたばかりの ころは、ぜんぶが どろどろに とけて いて、ふかい マグマの うみに なって いたようです［1］。

コンピューターの シミュレーションでは、しょうとつから 数時間で 月が できる という けっかも 出て います［1］。ただし、これは「そう なる ことも ある」という けいさんで、本当に どうだったかは、まだ わかって いない ことも あります。

いま有力なのは、巨大衝突説（ジャイアント・インパクト説）です。まだ月がなかった約45億年前、原始地球に火星ほどの大きさの天体がぶつかりました。この天体は、ギリシャ神話にちなんで「テイア」と呼ばれます。衝突で飛び散った破片が地球のまわりに集まり、月になった、という考えです［1］。

採取された岩石の年代からは、月は太陽系ができはじめてから約6000万年後ごろに生まれたと推定されています。ただし、形成の時期には研究上の幅があります。できたばかりの月は溶けていて、数千万年から数億年のあいだ、深いマグマの海に覆われていたそうです［1］。NASAとダーラム大学の研究では、衝突から数時間で月ができた可能性も示されました［1］。

ただしテイアが1個だったのか、複数の天体だったのかは、まだ分かっていません［1］。この説は「答えが決まった」ではなく、「いちばん多くの観測と説明が合う」という位置にあります。

巨大衝突説では、約45億年前、火星サイズの天体（テイア）が原始地球に衝突し、飛び散った破片が地球のまわりで集まって月になった、と考える［1］。NASAは、採取された岩石の年代から、月は太陽系の形成開始から約6000万年後ごろにできたと推定されるとしている（形成時期には研究上の幅がある）。衝突後の月は溶融状態にあり、数千万年から数億年にわたって深いマグマの海に覆われていた［1］。NASAとダーラム大学の研究では、衝突後の数時間で月ができた可能性も示された［1］。

ただし、衝突天体が火星サイズの1つだったのか、複数だったのかは決まっていない［1］。この説は「確定した事実」ではなく、現時点でもっとも多くの観測を説明できるモデルとして扱われている。次の章では、この説が出てくる前に、研究者が何を考えていたのかを見る。

月の できかたには、むかしから おもに 3つの 考えが ありました［2］。

分裂ぶんれつ説せつ は、「はやく まわって いた わかい 地球から、月が とびだした」と いう 考えです。潮しおの みちひきを けいさんで しらべて いた ジョージ・ダーウィンが、1870年だいの おわりごろに かんがえました［3］。捕獲ほかく説せつ は、「ほかの ところで できた 月が、とおりかかって、地球に つかまった」と いう 考えです。1952年に、ユーリーという 科学者が、まじめに ろんじました［3］。いっしょに できた説せつ は、「地球と おなじ ざいりょうから、ならんで できた」と いう 考えです［1］。

どの 考えも、そのまま 聞くと、ありそうに 聞こえます。それなのに、どうして 今は 衝突しょうとつの はなしが ゆうりょくなのでしょうか。

衝突説より前には、月の起源について、主に3つの古典的な説が長く議論されていました［2］。

1つ目は分裂説です。速く回っていた若い地球から、月が分かれて飛び出した、という考えで、潮の満ち引きを数学で調べていたジョージ・ダーウィン（チャールズ・ダーウィンの息子）が、1870年代の終わりに唱えました［3］。2つ目は捕獲説です。太陽系のほかの場所で生まれた天体が、地球の重力に捕まった、という考えで、1952年にハロルド・ユーリーが本格的に論じました［3］。3つ目は同時形成説で、地球と同じ材料から、並んで月が生まれた、という考えです［1］。

どれも直感的で、もっともらしい説でした。ところが、月の石が地球に届いたあと、3つの説は苦しくなっていきます。

衝突説の前に、月の起源の説明は、主に3つの古典的な説があった。分裂・捕獲・同時形成（二重集積）である［2］。

分裂説は、高速で自転する若い地球から月が分かれた、とする説で、潮汐の数学的研究をしていたジョージ・ダーウィンが1870年代の終わりに提案した（資料により1878年とも1879年とも書かれる）［3］。捕獲説は、別の場所で生まれた天体が地球の重力に捕らえられたとする説で、1952年にハロルド・ユーリーが本格的な議論を出した［3］。同時形成説は、地球と同じ破片から並んで形成されたとする説である［1］。

どれも、月の石を調べる前は筋が通って見える説だった。しかしアポロ計画は、その状況を変えることになる。

アポロけいかくで 月から もちかえった いしは、ぜんぶで 約やく382キロ ありました［1］。NASAは、この いしの しらべから、「つかまえた」と「いっしょに できた」の 2つは、しんじられなく なった と せつめいして います［1］。

そして 1975ねんに、ハートマンと デイビスが、「大きな 星が 地球に ぶつかったら どうだろう」と いう 考えを だしました［3］。でも、この 考えが すぐに みんなの 本命に なったわけでは ありません。

1984ねん 10月、ハワイの コナで「月の おこり」を テーマにした 会議かいぎが ひらかれました。ここで 衝突しょうとつの せつが 有力な 候補こうほとして うかびあがりました。あたらしい データが 出たからではなく、はじめて、まじめに 長く ぎろんされたからだ、と、のちの ろんぶんは 書いて います［2］。

アポロ計画では、約382kgの試料が持ち帰られました。NASAは、この試料の分析によって、捕獲説と同時形成説は支持を失ったと説明しています［1］。

そこへ、1975年にハートマンとデイビスが、巨大な微惑星が若い地球にぶつかったエネルギーが月の材料を飛ばしたのではないか、という考えを出しました［3］。ただ、すぐに定説になったわけではありません。

転機になったのが、1984年10月13日から16日にハワイ島のコナで開かれた「月の起源」会議です。ここで巨大衝突説が有力候補として浮かび上がりました。理由は、新しいデータが出たからではなく、はじめて真剣に、長く議論されたからだ、と、のちの総説は述べています［2］。同じ総説は、衝突説が本当に観測と合うかは、この時点でまだはっきりしない、とも書いています［2］。

NASAによると、アポロ計画が持ち帰った約382kgの試料の分析で、捕獲説と同時形成説は支持を失った［1］。この点の根拠は次の章で見る。

衝突説の原型は、1975年にハートマンとデイビスが示した。巨大な微惑星が若い地球に衝突したエネルギーが、月の材料を飛ばしたのではないか、という考えだ［3］。ただし、すぐに主流になったわけではない。

転機は、1984年10月13〜16日にハワイ島コナで開かれた「月の起源」会議だった。Stevenson（1987）の総説は、衝突説が有力候補として浮上したのは、新しいデータが出たからではなく、「初めて真剣に、継続的に検討された」からだ、と述べている。分裂・捕獲・同時形成が長く中心で、そのどれも、巨大衝突に重要な役割を与えていなかった。同じ総説は、衝突説が観測事実と合うかどうかは、この時点ではまだ明らかでない、とも結んでいる［2］。

決め手の新データが1つ出たわけではない。説どうしを本気で比べる場が生まれ、そこで衝突説が、観測と合う点を積み上げていったのである。

月の いしには、衝突しょうとつの せつに あう 手がかりが あります［1］。

• 月の いしは、地球の おくの いしと、せいぶんや さんその しゅるいが よく にて います。ぶつかった とき、地球の いしも まざったと 考えると、わかりやすい です。
• 月の いしには、あつさで 気体に なりやすい ものが すくない です。すごい 高い 温度に なった ことを 思わせます。
• 月には、鉄てつの かたまり（コア）が ほとんど ありません。地球の コアは ぜんたいの 約やく30パーセントですが、月は 1.6〜1.8パーセントしか ありません。
• 月の ひろい ところに ある 白っぽい いし（斜長岩しゃちょうがん）は、ふかい マグマの うみが あった しょうこです。

鉄が すくない わけは、ぶつかった ときに、おもい 鉄の おおくが 地球の ほうに のこった かもしれない、と いう 説明せつめいが あります。この はなしは、NASAの ページでは「まだ 決まって いない ことの ひとつ」としても あげられて います［1］。

アポロの試料や隕石の分析から、衝突説と合う手がかりが4つ見つかっています［1］。

• よく似た組成：月の玄武岩と地球のマントルの玄武岩は、化学組成や酸素同位体がよく似ています。
• 揮発しやすい元素が少ない：加熱で蒸発しやすい元素が月の岩石には少なく、高エネルギーの衝突で失われたことを示唆します。
• 小さな鉄のコア：地球のコアは質量の約30％ですが、月のコアは約1.6〜1.8％しかありません。
• マグマの海：月面に広がる斜長岩は、深いマグマの海があったことを裏付けます。

捕獲説は「組成が地球とこんなに似ているのはなぜか」を、同時形成説は「なぜ鉄のコアが小さいのか」を、それぞれ説明しにくいでしょう（ここは筆者の整理です）。衝突説なら、重い鉄の多くが地球側に残った可能性がある、という説明ができます。ただ、コアの小ささと揮発性元素の欠乏は、NASAの資料では「まだ決まっていない点」にも入っています［1］。

NASAは、衝突説を支える手がかりとして、アポロ試料や隕石の分析から次の点を挙げている［1］。

• 月の玄武岩と地球のマントルの玄武岩は、化学組成と酸素同位体が非常によく似ている。
• 月の岩石には、加熱で蒸発しやすい元素（揮発性元素）が少ない。高エネルギーの衝突で失われたことを示唆する。
• 地球のコアは質量の約30％だが、月のコアは約1.6〜1.8％しかない。
• 月面に広く分布する斜長岩は、深いマグマの海の存在を裏付ける。

この4点は、他の説では説明しにくい。捕獲説では、よそで生まれた天体の組成が地球とここまで似る理由が要る。同時形成説では、同じ材料から並んで育った2つの天体の鉄の量が、これほど違う理由が要る。衝突説では、重い鉄の多くが地球側に残った可能性がある、という説明が出されている（NASAも「ひとつの可能な説明」とする）。

ただし、コアの小ささと揮発性元素の欠乏の原因は、衝突のときなのか、その後の火山活動なのか、NASAも未確定の点として挙げている［1］。

この せつが 有力でも、いくつか 大きな なぞが のこって います。

なぞ1：さんそが にすぎる。もし、ぶつかった テイアが 地球と ちがう ざいりょうで できて いたら、月の いしは 地球と ちがって いても ふしぎでは ありません。でも、月と 地球の さんその せいしつは、ぜんたいとして とても にて います。2014ねんの けんきゅうで、すこしだけ ちがいが あると ほうこくされ、「テイアが かかわった てがかりの ひとつ」と かいしゃくされました［4］。

なぞ2：べつの できかた。2018ねんには、ロックさんと スチュワートさんらが、「もっと はげしい しょうとつで、地球が いったん ぜんぶ ガスのような ドーナツ形に なり、その なかで 月が できた」と いう 考えを 出しました。この かたちを「シナスチア」と よびます。この なかで 月が できれば、地球と にた さんそに なるのでは、と いうのです［5］。ただし、シナスチアは まだ 望遠鏡ぼうえんきょうで 見つかって いません。

なぞ3：テイアは どこに？ 2023年に、地球の おくふかくに ある 2つの 大きな かたまりが、テイアの なごりかもしれない、という けんきゅうが 出ました［6］。いま いけんを たしかめている ところで、「そう かもしれない」と いう 考えです。

衝突説が有力でも、大きな謎が残っています。

謎1：酸素が似すぎている。もしテイアが地球と別の場所で生まれた天体なら、月と地球で酸素同位体の割合がちがう可能性があります。ところが、月と地球の酸素同位体比は、全体としてとてもよく似ています。2014年にDaniel Herwartzらは、精密に比べて、わずかだが測れる差を報告し、テイアが関わった手がかりの1つと解釈しました［4］。

謎2：別の作り方。2018年、Lock・Stewartらは、さらに激しい衝突で地球がいったん蒸発し、ドーナツ状の構造（シナスチア）になり、その中で月が生まれたというモデルを出しました。月は、まわりの蒸気と同じ同位体の組成をもつことになり、地球と似た説明がつきます［5］。ただし、シナスチアはまだ望遠鏡で観測されていません。短い期間しか存在しないので、見つからないのは自然だとされます。

謎3：テイアはどこへ？2023年、Yuanらは、地球の最深部にある、大陸ほどの大きさの2つの異常領域（LLVP）が、テイアのマントルの名残りかもしれない、と Nature に発表しました。研究者自身も「これは仮説」と述べており、確かめるには、マントルの岩石と月の石の比較などが必要です［6］。

衝突説は有力だが、細部は決着していない。ここでは、3つの未解決の問いを挙げる。

酸素同位体の一致。テイアが別の軌道で生まれたなら、月と地球で酸素同位体の組成が違う可能性があるが、両者はよく似ている。2014年、Herwartzらが精密な測定でわずかな差を検出し、衝突天体が関わった可能性を示す手がかりの1つとして、Science に発表した［4］。テイアがエンスタタイト・コンドライト（隕石の一種）に似た組成だったなら、一致を説明できるかもしれないという解釈が紹介されている［4］。

別のモデル：シナスチア。Lockらは2018年、さらに高エネルギー・高角運動量の衝突が、共回転限界を超える新しい構造（シナスチア）をつくる可能性を示し、その中で月が形成されれば、周囲の蒸気と同位体組成を共有して、地球に似た組成が説明できると論じた。標準モデルは、斜めにぶつかる火星サイズ天体で、この点の説明に苦労していることが、論文の動機の1つだ［5］。シナスチアはまだ望遠鏡では観測されていない。短命なので、観測されないのは自然だと、著者らは主張している。

テイアの行方。Yuanら（Nature 623, 2023）は、衝突のシミュレーションで、テイアのマントルの一部が原始地球の固体の下部マントルに届き、周囲より2.0〜3.5％密度が高かった可能性を示した。対流モデルでは、その塊が沈んで集まり、核の上のLLVPのような山になった。つまりLLVPは、衝突の名残りかもしれない［6］。ただし、著者らも「仮説」と述べている。検証には、マントルの岩石と月の石の比較などが提案されている。

まんげつの よるに、月を 見て みましょう。月は いつも おなじ がわを 地球に むけて います。この「見える がわ」と「見えない がわ」は、じつは ちがって います。見えない がわの ほうが、地めんの 石の そうが 厚いあついのです。どうして ちがうのか、NASAも「まだ わからない」と しています［1］。

月の 絵を かいて、月の もようの ある ところ・ない ところを 見くらべると、「どうして ここは ちがうのかな」が、うまれて きます。そこが、研究の はじまりです。

満月の夜に月を観察して、模様のある場所とない場所を、スケッチしてみましょう。月は、いつも同じ面を地球に向けています。この「見える面」と「見えない面」は、地殻の厚さがちがうことが知られていて、NASAの資料では、表側が約70km、裏側が約150kmとされています。さらに表側には放射性元素が多く、火山活動の歴史も豊かです［1］。その差が月の誕生のときの何を映しているのかは、まだ分かっていません。

月の表側のスケッチを、数日おいて何枚か描くと、見える模様は同じでも、欠け方がちがうことが分かります。同じ面を見続けているのだと、自分の目で確かめられます。

満月の夜に、月の表側を、模様まで含めてスケッチしてみる。月は常に同じ面を地球に向けているので、この観察は何度でも繰り返せる。NASAは、地殻の厚さが表側で約70km、裏側で約150kmあり、表側は放射性元素が多く、火山活動の歴史も豊かだと述べている。それらが形成過程とどう関係するかは不明、というのが現状だ［1］。

論文まで読むなら、Stevenson（1987）の総説［2］と、Yuanら（2023）［6］を並べるとよい。36年の時間をおいて、同じ「衝突説」が、「有力候補」から「地球の奥に名残りを探す」ところまで来たことが分かる。原典は英語だが、図や要旨だけでも、研究者が何を確かめようとしているかが読み取れる。