月に都市は作れない——水の量から出した人口の上限

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月の南極と北極には、40億年ものあいだ太陽の光が一度も差し込んだことのないクレーターの底があります。そこには氷が眠っていて、多く見積もれば10億トンにもなるとされてきました。この氷が見つかって以来、月には「まず基地、次に村、そして都市や工場を」という話が一気に現実味を帯び、企業家が重工業の移転や自己増殖する都市を語るようになりました。

では、その氷は実際に何人を、何年養えるのか。この素朴な足し算と割り算を、スミソニアン天体物理観測所のマーティン・エルビス氏と、同観測所とダラム大学に籍を置くジョナサン・マクダウェル氏がきちんとやってみました。査読を経て2026年9月14日に学術誌「Frontiers in Space Technologies」に載った短い論文です。答えは、タイトルにそのまま書かれています。「月に都市は作れない——10億トンの水では持続可能にならない」。

クレーターの縁の光と底の氷

上の図のように、月の極域では光と氷が同じクレーターの上と下に分かれて存在しています。月の自転軸は公転面に対して1.5度しか傾いていません（地球は23.5度）。このため極付近では太陽がいつも地平線すれすれを回り続け、クレーターの縁のような高い場所にはほぼ途切れずに光が当たります。「永遠の光の峰」と呼ばれることもある場所です。

逆に、その縁が落とす長い影の中にあるクレーターの底には、光が届きません。永久影（えいきゅうえい）と呼ばれ、なかでも温度が絶対温度110K（マイナス163℃）を下回る場所は、氷が10億年かけても1mmしか蒸発しない天然の冷凍庫になっています。太陽系の初期に彗星や小惑星が運んできた水が、ここに落ちて凍ったまま残っていると考えられています。

2013年にインドの探査機チャンドラヤーン1号のレーダー観測から「南極の永久影に数億トンの水がある」という推定が出て以来、月の水は本気で当てにされる資源になりました。人が住むには、光（電力）と水の両方が要ります。この二つが数kmしか離れていない場所にそろっているのが、月の極が目指される理由です。

電力の供給能力

まず電力から見ておきます。結論から言うと、ここは制約になりません。

二人は米国の消費量を基準にしました。家庭での電力は多めに見て1人あたり0.8kW、農業は1人あたり64W、工業は家庭用の1.6倍。月は温度差が300℃近くあるので冷暖房で余計にかかるだろうという前提で、高めの数字を採用しています。合わせると100万人の都市で約2.1GW（ギガワット）です。

供給側はどうか。極のクレーターの縁に高さ1kmの塔を立てて太陽電池を縦に並べれば、平均で約3GWを9割の時間まかなえる、という先行研究があります。月は重力が地球の6分の1なので、高さ1kmの構造物も現実的な範囲に入ります。原料のケイ素は月の土に豊富なので、パネルを現地で作る道もあります。

これで足りなければ核分裂炉があります。原子炉は永久影の近くでなくても置ける代わりに、大量の熱を捨てる放熱板が要ります。3GWぶんで7.5平方kmという計算ですが、星明かりしか届かない永久影は放熱板の置き場所として都合がよく、そのサイズを収められる永久影は400か所以上あるそうです。ただし1GWの原子炉は年に24トンほどの燃料を食うので、燃料の採掘か輸入は別に必要になります。

つまり、太陽光だけでも100万人、原子炉を足せば数百万人ぶんの電力は用意できる。電力は月の人口を決める要因にはなりません。

1人あたり年500トン

問題は水です。二人はまず、月に住む人が水をどれだけ使うかを積み上げました。

飲み水・炊事・洗濯・風呂・トイレなど、いわゆる生活用水は、米国の平均で1人あたり年125トン。1日に300〜380リットルという量です。呼吸のために酸素を作る水は年1.8トンで、これは生活用水の1.4%にすぎません。

効いてくるのは食べ物です。地球で1人の食料を作るには1日に2〜5トンの水が要ります。年に直すと730〜1,825トンで、生活用水の6〜15倍。月の農場は栽培技術を工夫できるだろうと見て、二人は低いほうの見積もりのさらに半分、生活用水の3倍と置きました。合計で1人あたり年500トン。この数字が、あとの計算の土台になります。

ここで比較として面白いのがロケット燃料です。水を電気分解すれば水素と酸素になり、どちらもロケットの推進剤として使えます。スターシップの上段は1回の飛行で1,200トンの推進剤を使いますが、10億トンの水があれば100万機近く、1,000年にわたって毎日3機ずつ飛ばせる計算になります。燃料として見れば、月の水は「豊富」です。

ところが人が住むとなると、話が変わります。1人あたり年500トンで100万人が暮らすと、10億トンの水は2.4年でなくなります。再利用しないなら、月の都市は数年しかもたない。ここまでは誰でも予想がつく結論です。

再利用率98%でも100年

だから水は循環させることになります。国際宇宙ステーション（ISS）は、尿や湿気から水を回収する設備で長らく94%の再利用率を保ってきました。2023年に濃縮廃液（ブライン）まで処理する装置が加わって、これが98%に上がっています。失われる水が3分の1に減ったわけで、これはかなりの技術です。

その98%を月の都市に当てはめると、どうなるか。二人の計算では次のようになります。

再利用なし（0%）：100万人で約2年、10万人で約20年
94%（改良前のISS並み）：100万人で約33年、10万人で約330年
98%（現在のISS並み）：100万人で約100年、10万人で約1,000年
99.9%：100万人で約2,000年、10万人で約2万年

100万人の都市は、ISSと同じ性能で回しても100年ほどで水を使い切ります。都市を丸ごと月に建設するという巨大な投資に対して、寿命が一世紀では「持続可能」とは言いにくい、というのが二人の見方です。一方で10万人なら1,000年。これなら持続可能と呼んでよいだろう、と線を引いています。

しかもISSには洗濯機もシャワーもありません。月の基地には当然そういうものが付きますし、6分の1の重力で動くトイレも要ります。設備が増えれば水の抜け道も増えるので、98%を維持できるかどうかは楽観できない、とも書かれています。

10億トンという前提のもろさ

ここまでの計算は、すべて「月に10億トンの水がある」という前提で進めてきました。この論文でいちばん重い一文は、この10億トンが「太っ腹な仮定」だと明かしているところです。

10億トンは1立方kmの水にあたり、2013年以前に知られていた量からすれば途方もない数字です。ただし、その後の観測をまとめ直した2022年の研究では、水が最も濃く残っていそうな南極の8つのクレーターを合わせても、およそ3,400万トンという見積もりになっています。10億トンの30分の1です。もちろん見積もりには数倍の幅があり、地下深くにレーダーでも見えない氷が眠っている可能性はあります。それでも、10倍もの上振れは考えにくい、というのが著者らの判断です。

この30分の1を上の表に当てはめると、すべての年数も30分の1になります。10万人で1,000年もつはずだった水は、30年ほどで尽きる。100万人なら3年強です。「大きな都市は無理でも小さな都市なら」という逃げ道は、現実的な水の量で計算し直すと消えてしまいます。

さらに言えば、氷が月の土（レゴリス）にどう混ざっているかはまだ分かっていません。地球の油田でさえ、埋まっている量のうち取り出せるのは3〜5割です。月の氷を全部掘り出せる保証はどこにもなく、使える水は見積もりよりさらに少ない可能性があります。

抜け道の検討

上の図のとおり、当てにしていた量と実際に見込める量には一桁の差があります。それでも、限界を押し広げる手がないわけではありません。論文は四つ挙げています。

一つ目は再利用率を上げること。100万人の都市を1,000年もたせるには、損失をISSの10分の1近くまで減らした99.75%以上が必要です。達成も維持も難しいだろう、と著者らは見ています。

二つ目は使う量を減らすこと。垂直農法は作物によっては水を97%減らせるとされ、肉を控える食事も効きます。鶏肉は大豆の2倍、牛肉は6倍以上の水を使うので、月の食卓はかなり植物寄りになるかもしれません。培養肉が実用化すれば、肉をあきらめずに済む可能性もあります。

三つ目は水を持ち込むこと。98%の再利用でも、100万人の都市には年1,000万トンの補充が要ります。1,000トン積みの着陸機で毎日27機。とんでもない数ですが、著者らは「あり得なくはない」と書いています。持ち込み元として想定しているのは、行きやすい小惑星です。

四つ目は、もっと水を見つけること。今の観測手段は地下1〜2m（中性子観測）から数十m（レーダー）までしか届かず、月の土はその下まで続いています。深いところに氷が残っていれば、見積もりは上に動きます。著者自身が寄稿記事で「四つの中でいちばん見込みがある」と書いたのはこの道で、月にビジネスを構える計画を本気で進めるなら、最初の仕事は都市の建設ではなく水の探査になる、というわけです。

現実的な落としどころ

では、いまの月にどのくらいの人が住めるのか。論文の答えは段階的です。

1,000人程度の「ムーン・ビレッジ」なら、水の心配はほとんどしなくていい。これは南極の越冬隊と同じくらいの規模です。10万人に近づくと、水の管理に本気で気を配る必要が出てくる。100万人は、上の抜け道のどれかが実現しない限り、一世紀を超えては支えられない。

月の面積は北米大陸の1.5倍あり、「第8の大陸」と呼ばれることがあります。面積だけ見れば、資源も無限に思えます。でも人が暮らすのに必要な水は、極域の数十個のクレーターの底にしかなく、しかも一度使って外に逃がした水は戻ってきません。「広い」と「豊富」は別の話です。

だから論文の締めくくりは、早い者勝ちで氷を掘る競争を始める前に、月の水をどう管理し、どう分けるかを決めておくべきだ、という提言になっています。月の氷は、燃料には惜しみなく使えるほど多く、都市を養うにはまるで足りない。この差を生んでいるのが、1人あたり年500トンという数字です。

画像について

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出典

Martin Elvis, Jonathan C. McDowell, “No cities on the Moon: a billion tons of water is not enough for sustainability”, Frontiers in Space Technologies, 2026年9月14日（査読済み・オープンアクセス）
https://www.frontiersin.org/journals/space-technologies/articles/10.3389/frspt.2026.1894104/full

著者エルビス氏本人による解説（Space.com、2026年9月14日）
https://www.space.com/astronomy/moon/no-cities-on-the-moon-there-isnt-enough-water-scientists-say-op-ed

Universe Today の紹介記事（2026年9月14日、Evan Gough）
https://www.universetoday.com/articles/dont-get-your-hopes-up-for-a-city-on-the-moon