6_161 月の探査 2：嫦娥計画

　中国は有人宇宙飛行だけでなく、月の探査も進めています。その成果も着々と上がっています。月の着陸船での探査は久しぶりになります。しかし中国はもっと深淵な計画を持っているようです。

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　今年の１月に中国の探査機が月の裏側に着陸したというニュースが流れました。その探査機は、嫦娥（じょうが）４号という名前でした。４号ということは、１号から３号までが先行してあるはずですし、もしかすると、５号以降もありそうです。そんな中国の月田探査計画を見ていきましょう。
　嫦娥とは、昔の中国の神話に登場する人物で月に関係するものだそうです。嫦娥は、月を目指す探査機で、探査計画、着陸計画、滞在計画に分かれて順次進行しています。
　嫦娥１号と２号は、探査計画に当たり、すでてに成功しています。嫦娥１号では、月の周回軌道を１年かけてめぐり、月の全体の３次元地形（標高データが加わったもの）や表層の元素分析などの科学調査をしています。嫦娥２号では、低高度（100km）で、より高精細の地形（10mメッシュ）で探査しています。これらの調査結果は次の着陸計画に活かされていきます。
　嫦娥３号と４号が着陸計画で、探査機が月に着陸しました。嫦娥３号は、月への着陸船（ランダー）と探査車（ローバー）が搭載されていました。2013年12月には着陸に成功していました。ランダーは、夜にも活動しなければならないので、原子力電池（プルトニウムの崩壊熱を利用）を搭載していました。いくつかの観測装置を搭載していますが、天体望遠鏡がはじめて月に持っていかれてことで注目されました。観測のデータの一部は公開されています。調査は順調に進んでいるようです。一方、ローバーは、太陽電池を動力として移動しながら土壌分析などをする予定でいました。しかし、ほとんど探査することなく不調に陥ったようです。
　嫦娥４号は2018年12月に打ち上げられ、2019年１月に着陸しました。やはり、ランダーとローバーを搭載していました。嫦娥４号の成果は、月の裏側に着陸したことでした。月の裏側の着陸は、人類史上はじめてのことでした。裏面の地形などは、日本も含めていろいろな国の周回衛星で観測はされていましたが、着陸は初めてでした。それは裏側の探査では、探査機とデータのやり取りをすることが不可能です。地球から見ると常に裏側なので通信できないからです。単独の探査機では地球との通信が直接できないため、中継システムが必要になります。中国は、鵲橋（じゃっきょう）という衛星を、地球ー月ラグランジュ点（L2）に中継衛星として置いていました。
　次の嫦娥５号は、まだ計画段階ですが、サンプルリターンを考えているようです。当初の計画からは遅れていますが、やがて次の滞在計画になるのでしょう。中国は、神舟で有人飛行にすでに成功しています。宇宙ステーションも準備しています。中国は月に人を送り込み、滞在することを目指しています。
　嫦娥４号の成果については、次回としましょう。

・論文執筆・
現在、論文を書いています。
当然全体的な、私自身の研究のライフワークと
年次計画を持っています。
そのため、論文ごとに、
研究計画に基づいて書いてくことになります。
私はいろいろな書き方をしているのですが、
当初書いく方針はあったのですが
なかなかまとまらないので
とりあえず書ける前半から書き始めていきました。
それが結構な量になってきたので、
後半の重要となる目標の部分は、
半分くらいにして、
別の論文にしなければならないみたいです。
こんなことはよくあることなので、
まあ、少しずつ進むことが重要だと思っています。

・調査計画・
ゴールデンウィークには私用での旅行をしました。
それ以降は、今年の調査計画に基づいて
野外調査を休日にすすめています。
まずは道北、続いて道東と道央になります。
道央は露出があまりよくないので、
短期を２回ほどを考えています。
道東は時間が必要なので、今回は１回だけの予察です。
道東は行ったことないところも
何箇所か含まれていますので楽しみですが、
でもいい露頭を見つけられるかどうかが重要なのですが。

6_160 月の探査 1：神舟計画

　１月に中国の月探査のニュースが流れてきました。その他にも、月に関する研究報告もいくつかでてきたので、まとめて紹介していきたいと思います。まずは中国の宇宙探査についてです。

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　今年１月に中国の嫦娥（じょうが）４号が月の裏側に着陸した、というニュースが流れました。中国の宇宙開発に関するニュースが時々報道されますが、中国は宇宙開発に関しても着実に実力をつけてきているようです。
　中国は、長く宇宙探査に取り組んでいたようです。中国は、米ソの冷戦中、ソビエト連邦の援助を受けながら、独自の宇宙開発を目指していました。しかし、1960年代に中ソの関係悪化にともなって、ソビエト連邦の援助が受けられなくなり、独自で開発していくことになりました。それでも、長征１号というロケットの打ち上げに1970年に成功し、東方紅１号という人工衛星も、その時打ち出していました。ソビエト連邦の崩壊後、ロシアからソユーズの技術提供を再び受けて、有人衛星の技術も取り込みまれました。
　次に大きくニュースに取り上げられたのは、神舟でした。神舟は、中国の有人宇宙飛行計画になります。神舟５号で、はじめて有人宇宙飛行に成功しました。自国のみの力で成功したのは、ソビエト連邦とアメリカ合衆国に次いで３国目となりました。神舟は、技術協力を受け、実績のあるロシアのソユーズの宇宙船を基本として改良を加えています。無人ですが天宮１号と命名された宇宙ステーション実証機も宇宙空間に上げています。天宮１号へ神舟８号は無人でしたが、ドッキング実験をして成功しました。なおこの天宮１号は、2018年に大気圏に突入して燃え尽きています。
　神舟５号では乗員は１名でしたが、７号では３名、９号と10号でも３名、11号では２名が搭乗していました。着実に有人での宇宙飛行の実績を積み重ねています。現在では中国も、宇宙開発で世界のトップクラスの実力をもってきたことになります。
　現在中国は経済力もあるので、多額の費用を宇宙探査にも投資しているので、計画はかなり進んでいるようです。次は嫦娥（じょうが）計画を少し詳しく見ていきましょう。

・早朝の快晴の空・
北海道は桜が終わり、桃とツツジ、チューリップなど
春から初夏の花が一斉に咲き始めています。
ここしばらく快晴の日が多いので、
快適な日々が続ています。
朝型の生活をしているので、
早朝の朝日が登る頃、
快晴の空のもと農場の中の道を歩くのは
非常に心地よいものです。

・道北の露頭・
今週末から再び道北の調査にでます。
前回は、初日から２日目まで天気が悪くて
目的の露頭をあまりじっくり見ることができませんでした。
できれば、今回はじっくりと露頭を見たいと思っています。
調査とは、目的に合う露頭をみつけて、
しっかりと観察していくことです。
いい露頭が見つかるといいのですが。
道北では、景観のきれないところは
いくつもあるのですが、
何度も通いたくなるような露頭は
まだみつかっていません。

1_168 グランドキャニオンの不整合 5：クレーター

　グランドキャニオンの不整合には、クレーターに関する謎を解決するヒントも隠されていました。不整合とクレーターが、どう結びついているのでしょうか。そこには、スノーボールアースが関わっていました。

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　カンブリア紀の少し前の時代に、グランドキャニオンなどに見られる大きな時代ギャップをもった不整合は、スノーボールアースの氷河による激しい侵食ためだという報告があることを紹介してきました。陸地の岩石が侵食を受けて、その堆積物が地殻深部に入り込みｍマグマをつくる起源物質として再利用されていることになったと考えられています。ジルコンという鉱物の化学組成を用いて検証していました
　論文では不整合の存在の他に、スノーボールアースの氷河の影響を、クレーターの問題についても言及しています。クレーターは、隕石の衝突によってできます。隕石は惑星の材料ですので、惑星形成期には多数の隕石が衝突合体していました。ある程度原始の惑星（地球も含みます）が成長すると、惑星の軌道付近の隕石は、すべて衝突合体してしまいます。
　現在でも、隕石は落下しています。隕石の衝突は偶発的なものですが、大きさを問わなければ、多数の隕石が、今でも地球には落ちてきています。小さな隕石ほど多く、大きな隕石は少なくなっています。しかし、地球創成期は別にすれば、その衝突では大きいものが少なく、小さいものが多いという比率は一定であると考えられます。大気や海洋のない月で、クレーターのサイズと時代ごとの落下頻度の関係が調べれています。
　稀ではあっても、長い時間で考えれば、大きな隕石の衝突も一定の比率で起こったと考えられます。大きなクレーターは、新しいものから古いものまであるはずです。もちろん、クレーターは見つけられるのは、見えるところが主なので、大陸域にものが主となります。海洋地域では、海洋プレートが沈み込んでしまうので、古いものは表面から消えてしまいます。陸地では浸食作用が働くので、古いクレーターは、消されていきます。ですから同じ比率でクレーターが形成されていたとしても、古いものは少なく、新しいものは多くなるはずです。その傾向はカンブリア紀以降のクレーターで検討できます。
　論文では、25億年前まで遡ってクレーターの形成年代を調べています。カンブリア紀以前には、巨大なクレーター（直径100km以上）のものが２個見つかるだけでした。現在からカンブリア紀までの統計的推定からは、カンブリア紀以前にももっと見つかっていていいはずなのですが、見つからないということになります。つまり、約6億年前以前に形成されていたクレーターがなくなっていることになります。この問題も、陸地の巨大氷河がクレーターを削り取ってしまえば、答えとなります。
　しかし、スノーボールアースの考えにも問題があります。それは、スノーボールアースの氷河期の終わり（約6億3500万年前）とカンブリア紀始まり（5億4100万年前）までの間に、1億年近い時間差があることです。カンブリア紀の生物が爆発的増える現象（カンブリアの大爆発）は、生物の進化なので時間が必要でしょうが、堆積物はそれだけの時間があれば、大量に形成されているはずで、その期間の堆積物が少ないのが問題となっています。著者たちもいっているのように、今後の課題でしょう。

・スケーリング則・
隕石の落下の頻度は、小さいものが多く、
大きいものが少ない、といいました。
同じような傾向は、
多くの自然現象で見られるものです。
地震のマグニチュードとその発生頻度、
雪や雨の降雨量とその頻度、
自然災害の規模とその頻度
などがあります。
社会現象にも似たものが見られます。
株価の変動幅の大きさとその頻度、
事故の規模の大きさとその頻度など
いろいろなもので、小さくものは多く
大きものは少ない、という現象が挙げられます。
このような現象で、関係が明らかにされたものは
スケーリング則と呼ばれ、現象の解明のヒントなります。

・５月病・
ゴールデンウィークも終わり、
私は半分の期間で、研究に専念できる時間があり
ありがたかったのですが、
授業がある日常に復帰するのに少々時間がかかりました。
少々５月病になってしまっていたようです。
学生たちも、連休から１周間経って、
やっと平常的な気分になってきたようです。
中には５月病に悩んでいる学生もいるでしょうが、
なんとか立ち直って欲しいものです。

1_167 グランドキャニオンの不整合 4：ジルコン

　花崗岩質のマグマが固まる時、ジルコンという鉱物ができます。ジルコンは丈夫な鉱物なので、風化や侵食を受けても残ります。ジルコンを調べることで、スノーボールアースの様子を復元しています。

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　スノーボールアースのような氷河期があると、陸地が激しく侵食されと考えられます。現在の南極大陸は、氷河（氷床といいます）で覆われています。氷床が自重によって移動することによって、大陸地殻は激しく侵食を受けていきます。スノーボールアースの時代には、すべての大陸（赤道付近でも）に、氷床、氷河が形成されていました。そこでは、南極の氷床と同じように、地殻の侵食作用が大規模に起こったと考えられます。
　堆積物の形成年代を調べて、地球史の全時代でみていくと、カンブリア紀の始まり、つまり顕生代のはじまりを境にして、顕生代以降は大量になります。カンブリア紀以前は、堆積物はどの時代のものも少なく、その量は５分の１以下になっています。
　古いものは、侵食などで少なくなるのは、摂理で当然なのですが、それにしてもある時から急にその量に差があるのは、不思議な現象です。何らかの原因で、激しい侵食を受けているのではないかと考えられます。その原因が、スノーボールアースによる侵食だと考えられます。激しい侵食の結果、グランドキャニオンの不整合ができたというシナリオになります。
　スノーボールアースの氷河が、何度かにわたって形成されることで、残された堆積物の量からみると、大陸地殻（堆積物も含めて）の大半が侵食されたことになります。削られた堆積物は、海洋プレートの沈み込みで地殻深部にもたらされたと考えられます。ただし、地殻物質は堆積物になっても密度が小さいのマントルに沈み込むことはできません。
　その検証に、報告ではジルコンという鉱物を用いています。　ジルコンは火成作用の年代を調べることにも用いられているのですが、この報告では、同位体組成のデータを集めて検討しています。ジルコンという鉱物は、花崗岩質のマグマから結晶化してできたものです。そのため花崗岩質マグマの性質を反映していることになります。
　ジルコン中の酸素とハフニウム（Hf）の同位体組成を検討すると、スノーボールアース直後に両者ともに、激しい数値の変化が見られました。酸素同位体は、地表の低温の熱水の影響を受けたことを示していました。その熱水は、堆積物から由来している可能性があります。
　酸素とハフニウムの比をとると、花崗岩のマグマが形成される時に、地殻物質が取り込まれたときに、大きく変化することがわかっています。比が正の値になる時は地殻物質の取り込みが多くなり、負の時は少ないとされています。比は正の大きな値となっていました。
　以上のことから、グランドキャニオンの不整合の時代には、激しい侵食を受けて、その物質が地殻物質として再利用されることになったと考えられています。さらにもうひとつの証拠も見つかっています。それは、次回としましょう。

・人それぞれ・
今回のような長い休暇は人によって過ごし方が
いろいろあると思います。
正規雇用に人は、楽しく長い、休暇となるでしょう。
非正規雇用の人にとっては、
大幅な収入減になりかねません。
サービス業の人にとっては、
かきいれ時でもあり、
休めない人も多いかもしれません。
学生の多くは、アルバイトをしています。
業種も飲食はコンビニのサービス業が多いので
忙しそうに働いています。
生活費を自力にまかなっている学生にとっては、
長い休みにはしっかり稼げるのでいいかもしれません。
同じ非正規雇用の人にとっても、
ゴールデンウィークは、人それぞれで多様ですね。

・桜の花見・
ゴールデンウィークはいかが過ごしだったでしょうか。
私は、前半の５日間は、
家内と二人で北海道の地方に滞在していました。
静かな休日となりました。
桜が咲き始めていて、桜の多い近くの公園に、
満開の桜を毎日に見み通いました。
そんないい場所なのに、人はほんどいませんでした。
後半は、自宅で過ごしました。
毎日、午前中は大学に出て仕事をして、
午後にはのんびりとしました。
大学の桜並木も、ほとんど人のいなところで
満開を迎えたのを見ました。
天気のいい日には、夫婦で有名な公園に
花見にいきました。
幸いまだ桜が満開で、再度、花見ができました。

1_166 グランドキャニオンの不整合 3：スノーボールアース

　グランドキャニオンの大不整合は、どのような原因によるものでしょうか。それに関する新しい報告が出されました。その原因はスノーボールアースと呼ばれるものです。スノーボールアースとは、いったいなんなのでしょうか。

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　グランドキャニオンの「大不整合」と似たような大規模な不整合は、世界中の地層で認められています。似たような時期に、大規模な不整合が形成されいます。その空白の期間は、グランドキャニオンでは５億年ほどになります。その間、いったい何があったのでしょうか。
　その間に起こった問題としては、氷河期の期間とその原因ではないでしょうか。期間とは、どれくらいの間、陸化していたのかということです。実は、これは「大不整合」だけでなく、すべての不整合で起こる問題です。不整合とは、古い堆積物を侵食していくので、10億年前の地層が不整合の下にあっても、実はそれが不整合の始まりではありません。不整合はもともとあった地層を侵食しますので、堆積していた時期も不明になってしまいます。侵食の結果、10億年前の地層で不整合面ができていることになります。
　もしかするとその間、何度か海になったり、陸になったりを繰り返して、最終的に10億年前の地層まで侵食されたのかもしれません。空白の期間である５億年は、山ができ海になるには十分すぎるほど長いものだからです。この問題は、なかなか難しいものとなります。
　もうひとつの原因については、不整合ごとの個別の話になります。ただし、グランドキャニオンのように大規模な「大不整合」は、全地球的な原因を考えなければなりません。
　米国科学アカデミー紀要（PNAS）の2019年1月号に、「大不整合」に対して新しい考え方が提示されました。バークレー地質年代学センターのブレンヒン・ケラーさんらは、
　Neoproterozoic glacial origin of the Great Unconformity
（大不整合の新原生代の氷河期起源）
という論文を出しました。このタイトルは、新原生代（10億～5億4100万年前）にあった氷河期によって「大不整合」ができたという意味です。ここでいう氷河期とは、多くの人が習ったことのある、第四紀に繰り返し起こったものではありません。「スノーボールアース」と呼ばれる氷河期は、全地球的な現象で、大規模なものです。
　スノーボールアースについては、エッセイでも何度か取り上げていますが、原生代に、全地球的に起こった大規模なものです。スノーボールアースとは、雪玉のことです。この時期の地球は、雪玉のように、真っ白な玉のようになっていたという意味です。海は氷、陸も氷河が覆い、すべて氷の世界になっているということです。雪ではなく氷なので、「アイスボール」になっていたのでしょうが、スノーボールアースと命名されています。
　スノーボールアースには、大きく２つの時期があったと考えられています。古原生代初期と新原生代末の２度です。古原生代初期のスノーボールアースは、ヒューロニアン氷河期（約24億5000万年前～約22億年前）と呼ばれています。そして、新原生代末のものは、少なくとも２度続けて起こったと考えられており、スターチアン氷河期（約7億3000万年前～約7億年前）と、マリノニアン氷河期（約6億5000万年前～約6億3500万年前）と呼ばれるものです。
　スノーボールアースでは、海は赤道域まで完全に凍ってしまい、陸著も氷床が発達していたと考えられています。海も1000mの深さまで凍ったとされるものです。最近の氷河期とは比べものにならないほどの規模です。
　このスノーボールアースが、新原生代末の「大不整合」に原因ではないかというのが論文の意味するところです。その詳細は次回としましょう。

・リフレッシ・
ゴールデンウィークはいかがお過ごしでしょうか。
私は、昨日まで出かけていました。
北海道の田舎で、同じところに４泊して
夫婦でのんびりとしていました。
ただし、このエッセイは、予約送信をしていますので、
その感想は別の機会になります。
その地は、調査で何度も訪れているのですが、
自宅から４時間ほどでいけます。
４時間は、近くもなく遠くもなく、
北海道では日帰り出張可能なところなのですが、
所要があれば１泊する距離でしょう。
でかけているという気分になるところです。
その地は、都会的な便利さがありませんが、
必要なものはそろっています。
なんといっても、ここは自然がたっぷりと
満喫できるところです。
そんな自然に浸ってリフレッシできます。

・ネットワーク・
ゴールデンウィークの期間、
大学のネットワーク環境の更新するために、
短時間ですが接続ができなくなるとのことです。
メール確認もできないこともあるようです。
そのため、このエッセイは事前の予約送信しています。
大学に来てみないと、状況がどうなっているか
わからないので、予約送信にしました。
2日からは大学に通常通り来る予定をしているのですが
ネット環境がないと、いつもとは少々違ってくるかと思います。
まあ、実際にはそれほど不自由はないと思いますが。