ジャイアント・インパクト説

コンテキスト

地球の比較的大きな自然衛星である月は、ユニークな存在です。アポロ計画では、月面の岩石が地球に持ち込まれました。これらの岩石の放射年代測定の結果、月は4527±1000万年前のものであり、太陽系の他の天体よりも約3000万年から5500万年若いことがわかった。また、月の形成時期はさらに遅く、太陽系誕生から70〜110Ma後の4.48±0.02Gaであることがわかっている。また、月の密度が比較的低いことも注目すべき点である。これは、太陽系の他の地球型天体に見られるような大きな金属核がないことを意味しているのだろう。月の組成は、地球のマントルと地殻を合わせたようなもので、地球のコアは存在しない。このことから、ジャイアント・インパクト仮説（原始地球が別の原始惑星にジャイアント・インパクトした際に月が形成されたとする説）が提唱されている。

このインパクターは「セイア」とも呼ばれ、火星よりも少し小さかったと考えられています。テイアは約4.533億年前に地球に衝突したと考えられている。モデルによると、このサイズのインパクタが原始地球に低い角度と比較的低い速度（8～20km/sまたは5.0～12.4mi/s）で衝突したとき、原始地球とインパクタのマントル（および原始クラスト）から多くの物質が宇宙空間に放出され、その多くが地球の軌道上に留まったという。これらの物質はやがて月になる。

しかし、ジャイアント・インパクトの金属コアは、地球のマントルを通って地球のコアと融合して沈み、月の金属物質を奪ったと考えられます。このように、ジャイアント・インパクト仮説は、月の異常な組成を説明します。地球の周りを回っていた噴出物は、数週間のうちに凝縮されて一つの物体になった。地球の周りを回っていた噴出物は、数週間のうちに凝縮されて一つの物体になり、それが自分の重力の影響を受けて、より球状の物体、つまり月になったのです。

放射年代測定の結果、地球は衝突の少なくとも1,000万年前から存在しており、原始的なマントルとコアが分化するのに十分な時間がありました。そして、衝突時にはマントルの物質だけが放出され、重元素を含む地球のコアはそのまま残されました。

その結果

この衝撃は、若い地球に重要な影響を与えた。膨大なエネルギーが放出され、地球も月も完全に溶融してしまったのです。衝突の直後、地球のマントルは活発に対流し、地表は大きなマグマの海となっていた。地球の最初の大気は、莫大なエネルギーによって完全に吹き飛ばされたに違いない。また、この衝突によって地球の軸が変化し、23.5°という大きな軸の傾きが生じ、それが地球の季節の原因になっていると考えられている（惑星の起源を示す単純な理想モデルでは、軸の傾きは0°で、季節は認識できない）。また、地球の自転を早めた可能性もある。

最新のエビデンス

アポロ宇宙飛行士が持ち帰った月の岩石を分析したところ、「Theia」の痕跡が確認された。研究者たちは、このことが月が激動の衝突によって生まれたという説を裏付けるものだと主張している。科学者の中には、月の岩石から発見されたテイヤの物質と地球との差があまりにも小さいことに驚く人もいる。