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月球可能隐藏着古代超新星爆炸的历史
科学家们成功地从月球尘埃中发现的放射性同位素中提取了我们宇宙后院超新星爆炸的历史。
来源:Space.com: NASA，太空探索和天文新闻现在可以将月球上散落的超新星尘埃与混合在其中的月球污垢分开，这要归功于一种新的计算机模型，该模型将月球表面打开为一个时间胶囊，其中包含有关地球附近超新星爆炸历史的详细信息，因为我们的太阳系在绕银河系运行时穿过太空。
当恒星爆炸为超新星时，它们会在太空中布满碎片，其中一些碎片以放射性同位素的形式高速传播。其中一些放射性同位素进入太阳系并落在所有行星和卫星上，包括地球及其卫星。对地球深海沉积物中放射性同位素的研究，再加上阿波罗任务带回的月球污垢样本（科学家称之为“风化层”）中发现的放射性同位素，表明超新星活动最近出现了两个峰值，即 2.3 和 730 万年前。
夏威夷大学马诺阿分校的行星科学家艾米丽·科斯特洛在一份声明中说：“如果我们知道如何解读星尘，那么过去恒星的遗迹可以用来探索我们地球-月球附近的广阔历史，这是一件很美妙的事情。”
然而，由于板块构造的侵蚀和俯冲过程，我们宇宙附近的大多数超新星活动的地球记录已经丢失，地球上的可靠记录只能追溯到大约 1000 万年前。然而，地球的月球却是一个不同的故事。因为月球没有大气层，没有风雨侵蚀，也没有板块构造。因此，月球应该有 80 至 1 亿年前，甚至更久远的超新星活动记录。
然而，虽然月球没有地球那样的侵蚀方式，但它确实经历了行星科学家所说的“影响园艺”。当大小从微观陨石到大型小行星的物体撞击时，风化层翻转，将其混合在一起，包括放射性超新星碎片。
为了理清这一切并弄清楚各种放射性同位素混合的深度，科斯特洛的团队开发了一个数学模型，可以解码月球风化层中蕴藏着哪些宝藏。
“为了模拟冲击园艺，我们必须平衡复杂的物理机制网络，包括冲击压实、挖掘、放射性衰变和空间风化，所有这些都在一个优雅的连续体模型中同时运行，”科斯特洛说。
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“我们的数学模型将月球撞击园艺视为掩埋土壤的力量与将土壤挖回的撞击之间的竞争。它还解释了恒星遗迹的放射性衰变，同时准确地绘制了偶发性超新星产生新星尘的时间和地点。”
Costello 的团队通过将超新星放射性同位素深度浓度的预测与地球深海沉积物和阿波罗样本中发现的结果进行比较，验证了他们的模型。
“当我第一次分享我的模型结果时，我的同事们对模型和测量结果的匹配程度感到惊讶，”科斯特洛说，“经验观察和物理模型之间的这种保真度令人兴奋且引人注目。”
他们的模型准确预测了阿波罗风化层样本中发现的铁 60 的深度浓度分布，以及随着时间的推移而被埋藏的钚 244、碘 129、铪 182 和锔 247 等重元素。
研究结果发表于 8 月 14 日的《物理评论快报》。
然而，当未来的阿耳忒弥斯宇航员在未来几年从地表更深处带回新的月球样本时，真正的科学才会开始。
“这些未来从月球采集的样本，如果与我们的园艺模型结合起来考虑，可能会揭示对超新星历史不为人知的篇章的新见解，”科斯特洛说。 “了解风化层混合的物理原理可以确保当未来的宇航员返回更深的核心时，我们可以正确读取混乱的层，以重建太阳系穿过银河系的旅程的历史。”