月のレゴリスは超新星爆発の記録を残した“タイムカプセル”？　数理モデルで可能性を検証

2026-09-07 2026-09-07

ソラノサキ

恒星が超新星爆発を起こすと、周囲の宇宙空間には大量の物質がまき散らされます。ハワイ大学マノア校のEmily Costello氏を筆頭とする研究チームは、その痕跡を月のレゴリス（月面を覆う砂状の堆積物）から読み解くための新たな数理モデルを開発したとする研究成果を発表しました。

研究チームによれば、これまでは地球の深海堆積物からしか追えなかった超新星の記録を、月のレゴリスを通じてより古い時代まで辿れる可能性があるといいます。研究チームの成果をまとめた論文は学術誌「Physical Review Letters」に掲載されています。

【▲ NASAの「アルテミスII」ミッションでオリオン宇宙船から撮影された「地球の入り」（Credit: NASA）】

深海堆積物では遡れない過去へ

地球や月には、太陽系の周辺で起きた超新星爆発に由来する物質が繰り返し降り注いできたと考えられています。鉄の放射性同位体であり、半減期約260万年の「鉄60（⁶⁰Fe）」はその代表例で、深海堆積物の分析からは約230万年前と約730万年前の少なくとも2回、鉄60が地球に降り注いだ痕跡が確認されています。

ただし、深海の堆積物は海底でごくゆっくりと積み重なるので、より古い年代の層まで遡ろうとするほど必要な試料の量が増えてしまい、分析が難しくなります。そのため、これまでに測定された期間は約1000万年前までにとどまっています。

地球の深海堆積物よりもさらに古い時代の超新星の記録を追う手がかりとして、研究チームは月のレゴリスに着目しました。Costello氏は「月のレゴリスは、8000万年から1億年、あるいはそれ以前までの歴史を保存できる長期的な宇宙のアーカイブです」と述べています。

撹拌されたレゴリスのパズルを解き明かす

とはいえ、月面にも特有の制約があります。目立った大気が存在しない月では、絶え間ない隕石の衝突によってレゴリスが掘り返されては降り積もることで、物質の撹拌が繰り返されています。この現象は「インパクトガーデニング（impact gardening）」と呼ばれていて、超新星由来の放射性同位体をはじめとする物質の分布を複雑に混ぜ合わせてしまうのです。

そこで研究チームは今回、隕石衝突の影響による月面の変化を統一的に扱う数理モデルを構築して、レゴリスから超新星の記録を得られるかどうか検討しました。複数のコアサンプルに対して統計的な手法を適用することで、超新星に由来する放射性同位体だけを抽出できないかと考えたのです。Costello氏は「衝突による圧縮と掘り返し、放射性崩壊、宇宙風化という複数の物理過程を、一つの連続的なモデルの中で釣り合わせる必要がありました」と説明しています。

研究チームによると、NASA（アメリカ航空宇宙局）のアポロ計画で採取されたコアサンプルでモデルの精度を検証したところ、良好な結果が得られました。半減期約8130万年の「プルトニウム244（²⁴⁴Pu）」（※）などを利用して、月面での深さごとの存在量を比較することで、こうした重元素が比較的最近の超新星爆発に由来するのか、それとも定常的に降り積もったものかどうかを見分けられるかもしれないといいます。

※…稀なタイプの超新星爆発や中性子星どうしの合体で発生する爆発現象「キロノバ」でしか生成されないとされる。