月の内部の核は固体か液体か？その正確な状態は月の進化の理解にどのような重要性を持つのか？

月の核：「熱い心」を持ちながらも次第に「心静か」になる世界

こんにちは！これは素晴らしい質問です。月、そして太陽系全体の惑星進化を理解する核心に触れています。月の核が固体か液体かについて、科学者たちは数十年にわたる探求を経て、今では比較的明確な答えを得ています。

簡単に言えば、月の核は地球とよく似た「層状」構造をしています：固体内核と、それを包む液体外核です。

まるで精巧に作られた「溶岩チョコレートケーキ」のようなものだと想像してください：中心部は固まったチョコレート塊（固体内核）、その外側にはまだ流動するホットチョコソース（液体外核）が包んでいます。もちろん、月の最外層は分厚い固体の「ケーキのスポンジ」——つまり月のマントルと地殻です。

どうやって知ったのか？——スイカの「聴診」のように

不思議に思うかもしれません。月の中心まで掘り進んだわけでもないのに、どうやってこれを知ったのか？その答えは主に月震学（Lunar Seismology） から得られています。この学問は、医者が患者に超音波検査をするのや、スイカを叩いて熟れ具合を確かめるのと似ています。

アポロ計画の遺産：1960～70年代、アメリカのアポロ計画は月面に複数の地震計を設置しました。これらの機器は月内部の震動（月震）を忠実に記録し、データを地球に送信しました。
「波」の秘密：地震波には主に2種類あり、P波（縦波）とS波（横波）と呼ばれます。これらには非常に重要な違いがあります：
- P波は固体も液体も通過できます。
- S波は固体しか通過できず、液体に遭遇すると「遮られる」か消滅します。

科学者たちは月震波が月内部を伝わる経路と速度の変化を分析し、S波が月の中心付近のある領域に到達すると通過できなくなることを発見しました。これは明確に示しています：月の中心には液体の層が存在すると。

その後、より精密なモデルとアポロデータの再分析、月レーザー測距（レーザーで地球と月の距離を精密に測定し、月の微小な揺れを推測する）などの観測データを組み合わせることで、科学者たちはこの液体外核の中心に、さらに高密度の固体内核が存在することを確認しました。

なぜこれが重要なのか？——月の核の状態が示す「3つの啓示」

月の核が「固体＋液体」の組み合わせであることを知ることは、単なる好奇心を満たすだけでなく、月の過去・現在・未来を理解する上で極めて重要です。それはまるで、月の生涯の秘密を記した日記を見つけたようなものです。

1. 月の「消えた磁場」の謎を解明

啓示：月はかつて全球的な磁場を持っていましたが、今ではほぼ完全に消えています。核の状態はこれを完璧に説明します。
分かりやすい説明：惑星磁場の発生は、巨大な発電機（専門的には「ダイナモ理論」）のようなものです。必要なのは二つの条件：導電性のある流体核（例えば液体鉄）と、それが絶えず攪拌されていること（対流）です。
- 月の初期には、液体外核の範囲がより広く、攪拌も激しかったため、強力な磁場を発生させるのに十分でした。アポロ計画が持ち帰った古い月の岩石サンプルには、当時の磁場の痕跡が記録されています。
- 月が数十億年かけてゆっくり冷却するにつれ、その液体外核は次第に「静まり」、一部は固体内核へと凝固しました。攪拌が弱まり、やがて停止したため、「発電機」は停止し、磁場は消えたのです。

したがって、核の状態は、月が「磁気的に活発」な天体から、今日の「磁気的に死寂」な状態へと進化した直接的な証拠です。

2. 月の「体温」と進化史を記録

啓示：核の状態は月内部の熱量を示す「温度計」です。
分かりやすい説明：天体は誕生時には高温であり、時間とともにゆっくり冷却していきます。
- もし月の核が完全に凝固していれば、内部の熱はほぼ失われており、「完全に冷え切った」と言えます。
- しかし、今では液体外核がまだ存在することが分かっています。これは月の内部には今なお相当な熱量が保たれており、完全には冷えていないことを示しています。この熱の一部は形成時の「名残の熱」であり、もう一部は内部の放射性元素の崩壊に由来します。

これは、月の進化が非常に長い過程であることを教えてくれます。表面がマグマの海に覆われた火の玉から、内部に磁場が生まれ、磁場が消え火山活動が停止し、今日に至るまで内部に「なお余熱を残す」状態へ——核の変遷は月の全生命史の縮図なのです。

3. 月の「出生」を検証——巨大衝突説

啓示：核の大きさと状態は、月の起源に関する最も有力な理論——「巨大衝突説」に重要な裏付けを提供します。
分かりやすい説明：この仮説は、太陽系の初期に火星サイズの天体「テイア」（Theia）が原始地球に衝突したと考えます。衝突で生じた巨大な破片が地球軌道上で再集積し、最終的に月が形成されました。
- このモデルによれば、月を形成した物質は主に衝突天体と地球の「マントル」（岩石部分）に由来し、地球と衝突天体の「核」（鉄質部分）の大部分は新たな地球に合体したとされます。
- これにより導き出される月の特徴は：その鉄質核は体積に対して非常に小さいはずということです。
- そして観測結果は完璧に一致しています！月の核は質量のわずか1-2%を占めるに過ぎず、地球の核は約30%を占めます。この「小さな核」という特徴は、巨大衝突説の強力な証拠です。

まとめ：

月の核は単純な鉄の塊ではなく、複雑な層状構造（固体内核＋液体外核）をしています。この状態は、月内部の物理的特性を直接的に示すだけでなく、月の磁場の歴史、熱進化、起源の謎を理解する扉を開く鍵のようなものです。それを研究することは、45億年にも及ぶ一つの天体の壮大な叙事詩を遡ることに他なりません。