Integrated Numerical Simulation and Multi-Scale Environmental Impact Assessment of Earth System Perturbations Induced by Lunar Mass Halving — Two-Body Barycentric Outer-Core Subsidence, Retrograde Ejecta Impact Mechanics, Secular Spin-Orbit Resonance

This monograph presents a comprehensive, multi-scale mathematical and numerical assessment of the planetary perturbations induced on the Earth system if the mass of the Moon (M_M = 7.342 x 10^22 kg, approx. 1.23% of Earth's mass M_E = 5.9722 x 10^24 kg) were reduced by half (0.5 M_M = 3.671 x 10^22 kg). We rigorously bifurcate the boundary conditions into Scenario A (Catastrophic Impact Fragmentation & Mass Ejection) and Scenario B (Non-Collisional Adiabatic / Instantaneous Mass Halving), demonstrating that M_M is a critical habitable boundary condition across six coupled regimes: (1) Orbital & Impact Mechanics (Scenario A): Because lunar escape velocity (v_esc = 2,375.06 m/s) is 2.83x larger than the retrograde velocity decrement required for an Earth-grazing transfer ellipse (Delta v_retro = 839.25 m/s, a_trans = 195,435.5 km, v_apo = 185.30 m/s), any impact dispersing 0.5 M_M inevitably injects ejecta into an Earth-colliding cone, arriving in 4.98 days at 11.09 km/s and releasing 4.519 x 10^26 to 4.519 x 10^28 J (1,506 to 150,622x Chicxulub) alongside a planetary Kessler cascade inside the Roche limit (18,365.3 km). (2) Barycentric Outer-Core Subsidence (Scenario B): The Earth-Moon barycenter plunges by 2,319.88 km from the lower mantle (r_B = 4,668.28 km, depth 1,702.72 km) into the liquid iron-nickel outer core (r_B' = 2,348.40 km, depth 4,022.60 km below the 2,890 km CMB), while exciting orbital eccentricity e = 0.00611 (a' = 386,762.84 km, T' = 27.62 days). (3) Secular Spin-Orbit Resonance & Obliquity Chaos: Earth's axial precession rate drops by 34.3% from p = 50.29 arcsec/yr (25,771 yr) to 33.06 arcsec/yr (39,200 yr), entering the secular resonance chaos zone dominated by the Jupiter-Saturn nodal mode |s_6| = 28.24 arcsec/yr and driving chaotic obliquity excursions of 0 to 85 deg (exceeding the 54 deg polar-equatorial insolation inversion threshold). (4) Nonlinear Tidal Collapse & AMOC Shutdown: As the lunar-to-solar tidal force ratio drops from 2.176:1 to 1.088:1, neap-tide amplitude collapses by 92.5% (1.176 -> 0.088, spring/neap ratio 2.70 -> 23.68), while quadratic energy scaling (P_diss prop A^2) slashes global tidal dissipation by 62.2% (3.70 TW -> 1.40 TW) and deep internal-tide mixing from 1.00 TW to 0.38 TW, collapsing abyssal diffusivity (kappa_v < 0.25 cm^2/s) and shutting down the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) under a mere 0.04 Sv freshwater hosing. (5) Solid-Earth Seismicity & Westward Drift: Suppression of M_2 tidal shear triggering in subduction Episodic Tremor and Slow Slip (ETS) and 75% loss of lunar tidal braking (prop M_M^2). (6) Marine Circalunar Clock Desynchronization: A 37.0% drop in full-moon irradiance (0.5 lux -> 0.315 lux, R_M' = 1,379.0 km) prevents the 6-hour single-FAD photoreduction threshold of the dimeric cryptochrome L-Cry in Platynereis dumerilii and Acropora corals. 【和文要旨:月質量半減に伴う地球システム変動の統合数値シミュレーションと多階層環境影響評価】 地球の唯一の自然衛星である月(質量 M_M = 7.342 x 10^22 kg、地球質量の約 1.23%)が半分(0.5 M_M = 3.671 x 10^22 kg)へと減少する事象について、「物理的破砕・質量放出シナリオ(シナリオA)」と「非衝突型・純粋質量半減シナリオ(シナリオB)」の二大境界条件の下で天体力学・海洋物理学・固体地球物理学・時間生物学の結合数値評価を行った。 第一に(シナリオA)、月面脱出速度(2,375.06 m/s)が地球突入遷移軌道の逆行減速閾値(839.25 m/s)の 2.83 倍に達するため、破砕デブリ群が約 4.98 日後に秒速 11.09 km/s で地球へ激突し、月質量のわずか 0.01%〜1.0% の落下でチクシュルーブ衝突の 1,506〜150,622 倍の運動エネルギー解放とロシュ限界(18,365.3 km)内でのデブリカスケードを引き起こす。 第二に(シナリオB)、地球・月系の共通重心が下部マントル(地下 1,702.72 km)から液体外核内部(地下 4,022.60 km)へと 2,319.88 km 沈降し、軌道長半径の拡大(386,762.84 km)と離心率(e = 0.00611)の励起を生じる。 第三に、月の歳差トルク半減により地球自転軸の歳差周波数が 50.29 秒角/年から 33.06 秒角/年(周期 39,200 年)へ急落し、木星・土星固有モード |s_6| = 28.24 秒角/年との永年スピン・軌道共鳴カオス帯へ突入して赤道傾斜角が 0°〜85° の範囲でカオス的に変動する(臨界角 54° 超過による極・赤道インソレーション逆転)。 第四に、月と太陽の潮汐力比が 1.088 : 1 へ接近することで小潮振幅が 92.5% 消滅(大潮・小潮比が 2.70 倍から 23.68 倍へ極端化)し、さらに潮汐散逸の2乗則により全球潮汐散逸が 3.70 TW から 1.40 TW(-62.2%)、深海内部潮汐混合が 1.00 TW から 0.38 TW へ激減して深海鉛直拡散の停止と大西洋子午面循環(AMOC)の崩壊を引き起こす。 第五に、固体地球潮汐の減衰により沈み込み帯のスロースリップ(ETS)誘発頻度とプレートの西向きドリフト(潮汐ラチェット)が変調し、第六に、満月照度の 37.0% 低下(0.5 lux -> 0.315 lux)により海洋生物のクリプトクロム光受容体 L-Cry の非対称ダイマー光還元閾値が破綻し、一斉産卵と概月時計が機能不全に陥る。 License & Integrity Covenant: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) with Strict No-Learn Covenant (NLL-v1.0-2026).