原始惑星テイアが地球に衝突し、月が生まれた

太陽系の衛星の中で、地球の月は直径が５番目に大きい衛星です。母惑星の質量との比でみると地球の質量の約80分の１に相当します。ほかの衛星ではその比が１０００分の１にも満たないので、月は母惑星に対して異常に大きい衛星です。

月の起源については、地球ができたときにほぼ同じ場所で同時にできた（姉妹説）、地球の一部が自転による遠心力で飛び出してできた（親子説）、地球と異なる軌道の天体を捕獲した（他人説）、地球に巨大な隕石が衝突したために月ができたジャイアント・インパクト（巨大衝突）説が主な候補として考えられ、可否が検討されてきました。

月の岩石の成分は地球のマントルの成分に近く、地球にあるような金属（主に鉄）の核はないか、小さいことがわかっています。そうすると姉妹説では説明できません。また、地球の自転による遠心力で地球をつくっている物質を重力に逆らって放出することも困難なので、親子説も否定的です。さらに他人説で月のような天体を捕獲できる確率が低いことから他人説も否定されました。

一方、約46億年前の初期の太陽系では、微惑星の衝突が繰り返され、この衝突による微惑星の合体で惑星は成長しました。形成中の地球では、岩石と金属の密度の違いから中心に金属の核、周囲に岩石のマントルと分化が進みます。この過程で原始惑星が衝突すると、主に外側のマントル部分が地球から引きはがされ、地球に再び落下しないで地球の周りをまわるようになり岩石中心の月が生まれる可能性があります。

計算シミュレーションは、直径が地球のほぼ半分の火星規模の原始惑星が地球に衝突すると月が生まれることを裏付けました。このジャイアント・インパクト説によると、月の岩石には「揮発性成分」が少なく、形成初期に表面付近が大規模に溶融した経験があることも説明できます。

現在、ジャイアント・インパクト説が最も有力な月創生のシナリオと考えられていて、地球に衝突したであろう原始惑星はテイアという名前で呼ばれています。テイアは自転軸に対して45度くらいの角度で斜めに衝突したという考えも提唱されました。この衝突によって地球の自転軸は公転面に垂直な方向から傾いてしまい、その結果、地球に四季が生まれることになった、というわけです。

月の生まれる原因/ジャイアント・インパクト説

出典：『眠れなくなるほど面白い図解地学の話』

・地球の成り立ちについて興味がある
・地震のメカニズムについて知っておきたい
・今後日本が直面する気候変動について学びたい　etc….

以上の方には「図解　地学の話」は大変おすすめな本です。

６４００㎞とは何の距離かわかりますか？東京と宇都宮の間の距離が約１００㎞ほどですから、その64倍ということになります。また、本州の長さは測り方にもよりますが、約１３００㎞ほどですから、その約５倍です。決して短い距離ではありませんが、かなりの長さというわけでもないですね。実は、これは地球の半径の長さなのです。「えっ、地球ってそんなに小さいの！」とびっくりする人もいるかもしれません。そうなのです、地球は本当に小さい惑星なのです。

46億年。一年の46億倍。これはまた、気の遠くなるような時間の長さですが、これは地球の年齢。宇宙の年齢は１３８億年といわれていますので、それにくらべれば若いとはいえますが、それでも膨大な時間です。長く生きている小さな惑星、それが私たちの地球です。

中学や高校で地学を学んだ方もいるかもしれません。地学は、こうした地球についてさまざまなことを教えてくれます。ですが、地学の分野はきわめて多岐にわたり、そのすべてについて詳しく知ることは、不可能ではないかもしれませんが、大変難しいことです。本書は、地学の種々の分野を体系的に知るための教科書ではありません。49の面白そうなトピックを選び、図解をまじえて、なるべく物語風に語ったものです。

どの項目を読んでも、地学に興味のあるあなたなら楽しめるはずです。ぜひ本書を一読し、その深い世界を楽しんでください。

地球はどのようにして誕生したのか？

この記事では多くの人が一度は疑問に思ったことがある、「地球はどのように誕生したのか？」を解説します。不思議でロマンあふれる地学の世界の一歩を踏みだしましょう。

太陽系は、今から約46億年前にできました。太陽だけではなく、太陽系の惑星も同時にできました。最初は星間ガスの回転濃集から始まり、やがて中心星の太陽とそれを取り巻く円盤が形成されると、円盤の中にガスから固体の塵が晶出しました。その後、それらの塵が相互に合体して、岩石、微惑星、そして惑星や衛星が短期間に形成されました。惑星になれなかった小惑星、隕石、そして月の石の最古年齢は、いずれも46億年前であることから、それが太陽系形成年代とされています。

ですが、地球にはそのような古い記録は残されていません。その理由は、地球では他の惑星にないプレートテクトニクスが働いていて、常に古い岩石を新しいものにつくり替えているからです。地球最古の岩石はカナダ北部でみつかった40億年前のものであり、最古の物質は43 億７０００万年前のジルコンという鉱物粒です）。地球年齢が46億歳ということは間接的に推定されているわけです。

多様な隕石の２段階による合体でできた地球

地球の岩石の化学成分はよく調べられており、しばしば惑星形成の材料物質であった隕石の組成と比較されます。すると地球岩石は多様な隕石の種類の中でも、特定のタイプ（エンスタタイト球粒隕石）と近縁であることが確認できます。

地球の岩石の化学成分はよく調べられており、しばしば惑星形成の材料物質であった隕石の組成と比較されます。すると地球岩石は多様な隕石の種類の中でも、特定のタイプ（エンスタタイト球粒隕石）と近縁であることが確認できます。ところが、このタイプの隕石には、大気や海水をつくる軽い元素がまったく含まれておらず、エンスタタイト球粒隕石だけでは、現在のような水惑星地球をつくることはできません。地球の大気や海水をつくっている水素の同位体組成（普通の水素の他に重水素と三重水素がある）は別のタイプ（炭素質球粒隕石）が起源であることを示しています。

したがって、地球形成は、岩石／金属からなる部分をつくったエンスタタイト球粒隕石集積の段階と、その後の炭素質球粒隕石の追加という２段階を経てできたことがわかってきました。

太陽系の中を実際に探査機が飛びまわって調べた結果、エンスタタイト球粒隕石は地球軌道周辺にも存在していたと考えられますが、水素などの揮発性成分を持つものは火星の外側の小惑星帯の中でも外側にしか分布していないことがわかりました。であれば、初期太陽系の円盤の中で大規模な物質移動を考える必要があります。