Księżycowy regolit jak archiwum supernowych. Nowy model sięga 100 mln lat

Prace badaczy koncentrowały się na stworzeniu narzędzia pozwalającego rozszyfrować układ warstw księżycowego regolitu. Kluczowe jest to, że ślady materii pochodzącej z wybuchów supernowych docierały na Księżyc przez miliony lat, a następnie były wielokrotnie przemieszczane wskutek uderzeń obiektów o bardzo różnej wielkości. Opracowany model ma umożliwiać dokładne mapowanie takich pozostałości, mimo że pierwotny "zapis" został przez te procesy zaburzony.

Na Ziemi warstwy osadów pozwalają zwykle śledzić drobiny pyłu gwiazdowego do około 10 mln lat wstecz. Księżycowa powierzchnia jest pod tym względem wyjątkowa: dzięki stabilniejszym warunkom potrafi zachować depozyty nawet dziesięciokrotnie starsze. To otwiera możliwość analizowania, jak Ziemia i Księżyc przemieszczały się przez Drogę Mleczną w znacznie dłuższej skali czasowej.

Sednem badań było przygotowanie tzw. zunifikowanego modelu stochastycznego opisującego proces nazywany "impact gardening". Polega on na ciągłym "przekopywaniu" i mieszaniu księżycowej gleby przez uderzenia – od mikroskopijnych ziaren po duże planetoidy. W jednym ujęciu połączono zjawiska zachodzące równolegle, takie jak zagęszczanie i wydobywanie materiału, rozpad promieniotwórczy oraz wpływ warunków kosmicznych.

Aby sprawdzić, czy obliczenia odpowiadają rzeczywistości, naukowcy wykorzystali prawdziwe próbki, m.in. pozyskane podczas misji Apollo, w których wcześniej oznaczono stężenia radionuklidów wiązanych z wybuchami supernowych. Model dobrze odtworzył rzeczywiste profile głębokościowe izotopów żelaza-60. Jednocześnie pozwala prognozować, jak w długich okresach powinny zachowywać się inne pierwiastki, w tym pluton-244 oraz hafn-182.

Jednym z głównych zastosowań opracowanego podejścia jest wsparcie misji Artemis, w ramach których astronauci mają zebrać nowe próbki z większych głębokości. Połączenie takich danych z modelem ma umożliwić jeszcze dokładniejsze odtwarzanie historii wybuchów supernowych, których ślady zostały zapisane w księżycowym pyle – również tam, gdzie ziemskie archiwa geologiczne nie sięgają. Jak wskazywała Emily Costello, "regolit księżycowy działa jak długoterminowe kosmiczne archiwum, mogące przechowywać zapisy z nawet 80–100 milionów lat".