月の内部構造の推定と起源の仮説について

質問

月の特徴と起源に関する文を読んでいます。
内容は、中学生向けのものなのですが、調べてもわからない部分が２点あるので質問しました。

１　月の内部構造を推定するのに、探査機による重力の測定を用いるとありました。
重力の測定から、内部構造が推定できる理由を教えてください。

２　月の起源に関する仮説のひとつに、捕獲説があるとありました。
しかし、これは現在、地球の重力では月が大きすぎて捕獲するのが難しいため、否定されているとありました。
地球の重力で捕獲できる、天体の大きさはどのくらいが限度なのでしょうか。
質量などが関係すると思いますが、たとえば、「現在の月の半分」というようにお答えいただければうれしいです。

私の理科の知識は、義務教育レベルです。
細かい部分は、おそらく理解できないのでかみくだいていただければ幸いです。

回答No.1

noname#231195 · ベストアンサー

重力の測定だけでは内部構造は推定できません。他のいろいろな観測の結果と合わせて、それぞれの結果を同時にうまく説明できる内部構造を考えるのです。

月の中は例えば地殻－マントル層-核というような構造になっていると推定されています。これは例えば地震波の観測などからわかります。また、重力の測定結果と月の運動などの測定結果と合わせると、中心にどれくらい重い物質が集まっているか分かります。そのような観測結果と併せて考えることで、核の大きさが推定できます。

また、地殻の厚みがわかります。部分部分で重力の大きさが違うのが普通ですが、その違いは地殻の厚みの違いの原因の一つが地殻の厚みの変化です。もちろん、重力の測定からわかるのではなく、月の表面の幾何学的な形状が完全にわかっていないと近くの厚みは推定できません。探査機と対象の距離の違いも観測される重力の違いとなって表れるからです。

>体の大きさはどのくらいが限度なのでしょうか。
限度は私にはわかりませんが、例えば火星の衛星は捕獲されたものだといわれています。
月は地球の質量の1/100くらいありますが、火星の衛星は1/100 000 000程度です。半分どころではなく、親の惑星に対してゴミのような大きさでなければ捕獲できません。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
月の大きさ、わかりやすく教えていただき勉強になりました。

最初に回答をいただいたかたに、ベストアンサーを差し上げたいと思います。

回答No.2

SPROCKETER

１．月の周回軌道を探査機が公転していると、軌道速度や周回時間を精密に測定すれば、月の内部に重力が大きな物質が埋まっているか、重力が小さな物質が埋まっているかがわかります。平均よりも大きく違う場合を重力異常と呼んでいます。月の重力の大きさや重力異常の分布から、月の内部構造を知ることが出来るわけです。

２．月ぐらいの大きさでも地球に異常接近したのであれば、捕獲出来ないわけではありませんが、逆行軌道を公転していないと説明出来ないのです。

　つまり、地球に近づきすぎて軌道が変わった後、何度も地球に近づく軌道を繰り返して、軌道が変わっていくスイングバイと呼ばれる軌道修正をおこなう必要があるからです。これは逆行軌道を公転していないと、月の公転軌道が地球に近づかないので、捕獲出来ないのです。

　海王星を公転しているトリトンは逆行軌道ですが、海王星に異常接近するスイングバイを数え切れないぐらい繰り返した結果、現在の軌道に落ち着いたと考えて良いでしょう。

　月の公転軌道は順行軌道で、地球から徐々に遠ざかる軌道を公転しています。捕獲説で実証出来る事実とは逆の結果になっているのです。

　火星の衛星であるフォボスとダイモスも順行軌道なので、小惑星捕獲説に反対する学説があります。

お礼

お礼が遅くなり、申し訳ありません。
火星のことについても、教えてくださりありがとうございます。
これをきっかけに、さらに勉強していけたらと思います。