科学者たちは、飲料水や燃料を探す宇宙飛行士たちの役に立つことを期待して、月面の水分量を追跡する初の地図を作成した。
木曜日にサイエンス・アドバンス誌に掲載された論文には、科学者らがNASAの月鉱物マッピング装置（M3）（チャンドラヤーン1号探査機に搭載された画像分光計）から取得したデータをどのように使用して水分子を嗅ぎ分けたかが示されている。
2009年、M3は土壌中に酸素原子1個と水素原子1個を含む水酸基分子と水を発見しました。ロードアイランド州プロビデンスにあるブラウン大学の研究者たちは、月の緯度における水酸基濃度の分布をプロットすることで、衛星上の水位マップを作成することができました。
月は地球に比べて信じられないほど乾燥しています。極地に近い場所では、水分含有量の平均値の最大値はわずか500～750ppmで、地球上で最も乾燥した砂漠よりも低いのです。
論文の筆頭著者で、現在はハワイ大学のポスドク研究員（研究当時はブラウン大学の博士課程学生）であるシュアイ・リー氏は、次のように述べている。「水の存在を示す痕跡は、これまでの報告のように極地に限らず、月面のほぼあらゆる場所に存在しています。水の量は極地に向かうにつれて増加し、異なる組成の地形間で大きな差は見られません。」
この地図には少量の水しか集中していないことが示されていますが、科学者たちは、土壌から液体を汲み上げることを考えている宇宙飛行士にとって、この地図が役に立つと考えています。
月の水分量を示す地図。極地では水分量が多く、赤道付近では乾燥している。点はアポロ着陸地点を示している。
論文の共著者であり、ブラウン大学准教授でもあるラルフ・ミリケン氏は、「これは月面のどこに水が存在するかを示すロードマップです。水がどこにどれだけ存在するかを示す定量的な地図が得られたことで、宇宙飛行士の飲料水として、あるいは燃料生産のために、水を抽出する価値があるかどうかを検討し始めることができます」と述べています。
「採掘が実現可能かどうかはまだ分かりません。しかし、今回の結果は地表全体で利用可能な水の範囲を示しています。そのため、水を得るためにどこに行けばよいか、そしてそれが経済的に合理的かどうかについて考え始めることができます」と彼は付け加えた。
この地図は、科学者が水の源を解明するのにも役立ちます。分布はほぼ均一で、極から赤道にかけて水位が低下しています。これは、水酸基と水分子の大部分が、太陽から吹き出す太陽風によって散乱された粒子から形成されていることを示しています。
赤道近くには水が集中している場所もあるが、科学者たちは、これは月のマントル内部からマグマとなって地表に上昇してきたものだと考えている。
水分量も一日を通して変化します。朝と夕方には月の土壌は非常に湿っていますが、午後になると乾燥します。これは月が動的なシステムであることを証明していますが、ミリケン氏によると、この変動のメカニズムは未だ解明されていないとのことです。
「しかし、これは月の土壌における水の生成プロセスが現在も活発に行われていることを示しています。これは、抽出後に水が再蓄積される可能性を示唆していますが、水が再生されるタイムスケールを理解するには、なぜ、どのようにこれが起こるのかという物理学的根拠をより深く理解する必要があります。」
月面にどれだけの水が存在するかは、正確には分かっていません。太陽光線から隠れた領域があり、M3は月面からの反射光の量を測定することで鉱物の検出を行っているため、そうした領域を測定することはできません。
暗くなっている部分には、巨大な氷床が存在する可能性がある。「確かに氷床が存在する可能性はある」とミリケン氏は述べた。「しかし、影になっている部分にあるため、このデータを使って簡単に確認することはできない」
「私たちは土壌の表面から数ミリメートル程度しか感知しておらず、その下の水分含有量がどの程度なのかを確実に知ることはできません。深さに応じた水の分布は、実際にどれだけの水が存在するかという点で大きな違いをもたらす可能性があります」と彼は付け加えた。®
