Where did the Moon come from? A new theory | Sarah T. Stewart

翻訳: Hiroshi Uchiyama 校正: Masaki Yanagishita

Nobody likes to make a mistake.

誰も間違いをしたくはありません

And I made a whopping one.

でも私は大きな過ちを犯しました

And figuring out what I did wrong led to a discovery

何を誤ったのかを調べることで 地球と月に対する考え方を

that completely changes the way we think about the Earth and Moon.

根本から変えてしまう発見に つながったのです

I'm a planetary scientist,

私は惑星科学者で

and my favorite thing to do is smash planets together.

私のお気に入りの仕事は 惑星同士を衝突させることです

(Laughter)

（笑）

In my lab, I can shoot at rocks using cannons like this one.

私の研究室ではこのような大砲で 岩を撃ち出します

(Cannon shot)

（大砲の発射音）

(Laughter)

（笑）

In my experiments, I can generate the extreme conditions

私の実験では 惑星の形成時に起きる―

during planet formation.

極限状態を再現できます

And with computer models, I can collide whole planets together

そしてコンピュータモデルでは 惑星をそのまま衝突させ

to make them grow,

成長させたり

or I can destroy them.

破壊したりできます

(Laughter)

（笑）

I want to understand how to make the Earth and the Moon

地球と月がどう作られたか そして

and why the Earth is so different from other planets.

なぜ地球が他の惑星とは 全く異なるのかを理解したいのです

The leading idea for the origin of the Earth and Moon

地球と月の起源についての有力な説は

is called the "giant impact theory."

「巨大衝突説」と呼ばれています

The theory states that a Mars-sized body struck the young Earth,

その説では火星大の天体が 原始地球に衝突し

and the Moon formed from the debris disk around the planet.

地球の周辺のデブリ円盤によって 月ができたとされています

The theory can explain so many things about the Moon,

この学説は 月について 多くのことを説明できますが

but it has a huge flaw:

重大な欠陥があります

it predicts that the Moon is mostly made from the Mars-sized planet,

この説では 月のほとんどが 火星大の天体からできたとされており

that the Earth and the Moon are made from different materials.

ならば地球と月は異なる構成物で できていることになります

But that's not what we see.

でも 観測では違います

The Earth and the Moon are actually like identical twins.

地球と月は一卵性双生児なのです

The genetic code of planets is written in the isotopes of the elements.

惑星の遺伝子コードは 構成物の同位元素構成で表されます

The Earth and Moon have identical isotopes.

地球と月は一致した 同位体元素を持っており

That means that the Earth and Moon are made from the same materials.

つまり 地球と月は 同じ素材からできているのです

It's really strange that the Earth and the Moon are twins.

地球と月が一卵性双生児であるのは 本当に奇妙です

All of the planets are made from different materials,

惑星はそれぞれ異なる素材でできているので

so they all have different isotopes,

異なる同位体元素を持っており

they all have their own genetic code.

いわば異なる遺伝子を持っているのです

No other planetary bodies have the same genetic relationship.

このような遺伝子的な関係を持つ天体は 他にはありません

Only the Earth and Moon are twins.

地球と月だけが双子なのです

When I started working on the origin of the Moon,

私が月の起源について 研究を始めた頃

there were scientists that wanted to reject the whole idea of the giant impact.

巨大衝突という発想そのものを 受け容れない科学者も多くいました

They didn't see any way for this theory to explain the special relationship

この理論では この地球と月の関係が

between the Earth and the Moon.

うまく説明がつかないためです

We were all trying to think of new ideas.

私たちはこぞって新しいアイデアを 考案しようとしました

The problem was, there weren't any better ideas.

問題はより優れたアイデアが なかったことです

All of the other ideas had even bigger flaws.

他の説には もっと重大な欠陥があったのです

So we were trying to rescue the giant impact theory.

ですので 巨大衝突説を 救おうと試みました

A young scientist in my group suggested that we try changing the spin

私のグループの若い科学者が 巨大衝突の回転状態を

of the giant impact.

変えてみようと提案しました

Maybe making the Earth spin faster could mix more material

地球の回転を速くすれば 素材がよく混ざり

and explain the Moon.

月の説明がつくかもしれません

The Mars-sized impactor had been chosen

火星大の衝突物だろうとされたのは

because it could make the Moon

それ位なら 月を形成して

and make the length of Earth's day.

さらに地球を今の自転周期に できるからです

People really liked that part of the model.

この論点が多くの人に 受け入れられました

But what if something else determined the length of Earth's day?

でも仮に何か別の要因が地球の１日の長さを 決めたとしたらどうでしょう

Then there would be many more possible giant impacts that could make the Moon.

それなら他にも月を形成しうる 巨大衝突が多く考えられます

I was curious about what could happen,

何が起きうるかが とても気になって

so I tried simulating faster-spinning giant impacts,

速い回転の巨大衝突を 模擬計算したところ

and I found that it is possible

惑星と同一素材の混合物の

to make a disk out of the same mixture of materials as the planet.

円盤を形成できることが分かりました

We were pretty excited.

とてもワクワクしました

Maybe this was the way to explain the Moon.

これで月の成り立ちに 説明がつくかもしれないのです

The problem is, we also found that that's just not very likely.

問題はこの現象が起こりそうもないと 分かったことです

Most of the time, the disk is different from the planet,

ほとんどの場合 円盤は惑星とは異なり

and it looked like making our Moon this way

この事象によって 月が形成されるのは

would be an astronomical coincidence,

天文学的に確率の低い偶然であり

and it was just hard for everyone to accept the idea

月の持つ地球との特別な関係が

that the Moon's special connection to Earth was an accident.

偶然できたというアイデアを 誰もが受け容れることは困難でした

The giant impact theory was still in trouble,

巨大衝突理論には まだ問題があり

and we were still trying to figure out how to make the Moon.

私たちが月の成り立ちを 明らかにしようと試みる日々が続きました

Then came the day when I realized my mistake.

そして私が過ちに気づく時が来ました

My student and I were looking at the data from these fast-spinning giant impacts.

高速回転状態での巨大衝突データを 私と学生で見ていました

On that day, we weren't actually thinking about the Moon,

その日の考察対象は 月ではなく

we were looking at the planet.

惑星でした

The planet gets super-hot and partially vaporized

衝突のエネルギーにより

from the energy of the impact.

惑星はとても高温になり 一部は気化します

But the data didn't look like a planet.

でもそのデータは 惑星らしくありませんでした

It looked really strange.

とても奇妙だったのです

The planet was weirdly connected to the disk.

惑星は円盤と奇妙に つながっていました

I got that super-excited feeling

この時 私は 強烈なワクワク感を覚えました

when something really wrong might be something really interesting.

とんでもない誤りが とても興味深いものだと分かるあの感覚です

In all of my calculations,

それまでの計算では

I had assumed there was a planet with a separate disk around it.

惑星がそれと分離した円盤を持っていると 想定していました

Calculating what was in the disk as how we tested

衝突で月が生み出せるかを 調べながら

whether an impact could make the Moon.

円盤に含まれるものを 計算していたんです

But it didn't look that simple anymore.

もはや そんな単純には 思えなくなりました

We were making the mistake

私たちの犯していた過ちは

of thinking that a planet was always going to look like a planet.

惑星は常に惑星たる形状のはずだと 考えていたことでした

On that day, I knew that a giant impact was making something completely new.

その日 私は分かったのです

巨大衝突によって まったく新しいものが生まれたのだと

I've had eureka moments.

「ユリーカ」の経験は 何度もありますが

This was not one of them.

そこらのユリーカとは違います

(Laughter)

（笑）

I really didn't know what was going on.

何が起ころうとしているのか 分かりませんでした

I had this strange, new object in front of me

眼前にあったのは この奇妙で新しい研究対象と

and the challenge to try and figure it out.

それを解明しようとする挑戦でした

What do you do when faced with the unknown?

未知と対峙した時に あなたならどうしますか？

How do you even start?

どこから手を付けますか？

We questioned everything:

私たちはすべてに疑問を投げかけました

What is a planet?

惑星とは？

When is a planet no longer a planet anymore?

惑星が惑星でなくなるのは どういう状態なのか？

We played with new ideas.

新しい発想をいろいろ試しました

We had to get rid of our old way of thinking,

これまでの古い考え方を 払拭する必要があり

and by playing, I could throw away all of the data,

試すことにより 古いデータすべてを投げ棄て

all of the rules of the real world,

現実世界のすべての法則を捨てて

and free my mind to explore.

探求のために心を解き放ちました

And by making a mental space

そのような精神世界を生み出すことで

where I could try out outrageous ideas

とんでもないアイデアを試しては

and then bring them back into the real world to test them,

その結果を現実世界に 持ち帰って検証することができ

I could learn.

こうして 学べました

And by playing, we learned so much.

試すことが 大きな学びにつながったのです

I combined my lab experiments with computer models

コンピュータ上のモデルに 研究室での実験を組み合わせて

and discovered that after most giant impacts,

巨大衝突後に 地球は極めて高熱となり

the Earth is so hot, there's no surface.

地表がないことが発見できたのです

There's just a deep layer of gas that gets denser and denser with depth.

深さが増すにつれて密度が高まるような 厚いガス層があるだけです

The Earth would have been like Jupiter.

地球は木星のようだったかもしれません

There's nothing to stand on.

足で踏める固体はありません

And that was just part of the problem.

それは問題の ほんの一部にすぎませんでした

I wanted to understand the whole problem.

問題全体を理解したいと 私は思いました

I couldn't let go of the challenge to figure out what was really going on

巨大衝突で何が起きたのかを 調べる挑戦を

in giant impacts.

他人任せにはできませんでした

It took almost two years

およそ２年がかりでした

of throwing away old ideas

古いアイデアを捨て去り

and building new ones

新しいアイデアを構築したことで

that we understood the data

データの意味を理解し それが月に対して

and knew what it meant for the Moon.

どういう意味を持つかが分かりました

I discovered a new type of astronomical object.

新しい種類の天体を発見したのです

It's not a planet.

惑星ではありません

It's made from planets.

惑星からできたものです

A planet is a body whose self-gravity

惑星は自らの重力が十分に強力で

is strong enough to give it its rounded shape.

その形を球体にできる天体です

It spins around all together.

すべての物質が揃って回転します

Make it hotter and spin it faster,

温度を上昇させ 回転を速めると

the equator gets bigger and bigger until it reaches a tipping point.

赤道部が転換点に達するまで どんどん大きくなります

Push past the tipping point,

転換点を越えると

and the material at the equator spreads into a disk.

赤道部の素材は円盤状になります

It's now broken all the rules of being a planet.

この時点で 定義の上では 惑星ではなくなっています

It can't spin around together anymore,

回転は同期しなくなり

its shape keeps changing as it gets bigger and bigger;

大きくなるにつれ 形状は変化し続け

the planet has become something new.

惑星はすでに 何か別のものになっています

We gave our discovery its name:

私たちの発見に名前を付けました

synestia.

「シネスティア」です

We named it after the goddess Hestia,

ギリシャ神話のヘスティア

the Greek goddess of the hearth and home,

炉とかまどの女神にちなんだのは

because we think the Earth became one.

この時に１つの地球として 成り立ったと考えたからです

The prefix means "all together,"

接頭辞は「すべて一緒」を意味し

to emphasize the connection between all of the material.

すべての素材同士をつなげる意味を 持たせています

A synestia is what a planet becomes

シネスティアは熱と自転が

when heat and spin push it over the limit of a spheroidal shape.

回転楕円体を維持できる限界を 超えた惑星の姿です

Would you like to see a synestia?

シネスティアを見たいですか？

(Cheers)

（喝采）

In this visualization of one of my simulations,

シミュレーションの１つを 映像化したものですが

the young Earth is already spinning quickly from a previous giant impact.

それより前の巨大衝突により すでに原始の地球は高速で回転しています

Its shape is deformed, but our planet would be recognizable

形状は変形していますが 表面に海洋があることから

by the water on its surface.

地球と認識できます

The energy from the impact vaporizes the surface,

衝突時のエネルギーが表面を蒸発させ

the water, the atmosphere,

水や大気

and mixes all of the gases together in just a few hours.

そしてすべての気体が 数時間の内に混ぜ合わされます

We discovered that many giant impacts make synestias,

多くの巨大衝突でシネスティアが 発生することを発見しましたが

but these burning, bright objects don't live very long.

このように明るく燃焼している時間は それほど長くはなく

They cool down, shrink and turn back into planets.

やがて冷やされ 凝集し惑星に戻ります

While rocky planets like Earth were growing,

地球のように岩でできた惑星の 成長過程では

they probably turned into synestias one or more times.

おそらくは１度あるいは複数回 シネスティアになったと考えられます

A synestia gives us a new way to solve the problem of the origin of the Moon.

シネスティアは月の起源の問題を解き明かす 新しい方法をもたらしました

We propose that the Moon formed inside a huge, vaporous synestia.

月は巨大な気体となったシネスティアから 形成されたのだと私たちは提唱します

The Moon grew from magma rain

気化した岩石が凝縮した―

that condensed out of the rock vapor.

マグマの雨を受けて 月は成長したのです

The Moon's special connection to Earth

月と地球との特別なつながりは

is because the Moon formed inside the Earth

地球がシネスティアであった時に

when Earth was a synestia.

地球の内側で作られたからに 他なりません

The Moon could have orbited inside the synestia for years,

月はシネスティア内の軌道を 数年間 回っており

hidden from view.

見えなかったのかもしれません

The Moon is revealed by the synestia cooling and shrinking

月がその姿を現したのは シネスティアが月の軌道において

inside of its orbit.

冷却され凝集された時です

The synestia turns into planet Earth

シネスティアが地球という惑星に 落ち着いたのは

only after cooling for hundreds of years longer.

何百年にもおよぶ冷却の後です

In our new theory,

私たちの新しい理論では

the giant impact makes a synestia,

巨大衝突によって シネスティアが生まれ

and the synestia divides into two new bodies,

シネスティアが ２つの天体に分割して

creating our isotopically identical Earth and Moon.

同位体元素の組成が等しい 地球と月が生まれたと考えます

Synestias have been created throughout the universe.

シネスティアは宇宙の至る所で 作られています

And we only just realized that by finding them in our imagination:

私たちは想像を働かせることで そのことに気付きました

What else am I missing in the world around me?

私の周りの世界で 他に何を見落としているのでしょう？

What is hidden from my view by my own assumptions?

自分自身の想定のせいで 何が見えていないのでしょう？

The next time you look at the Moon,

次に月を見る時には

remember:

思い出して下さい

the things you think you know

あなたが知っていると思うことが

may be the opportunity to discover something truly amazing.

とても素晴らしい発見につながる 機会になるかもしれないのです

(Applause)

（拍手）