وقتی ستارگان عظیم می‌میرند، برخی با انفجارهای سوپرنوایی به پایان راه می‌رسند و موادِ تازه شکل‌گرفته را در فضا پراکنده می‌سازند. ردپای این انفجارهای باستانی در نهایت می‌تواند روی جهان‌های مجاور بنشیند. مطالعه‌ای جدید به سرپرستی محقق دانشگاه هاوایی در مانوا نشان می‌دهد که خاکِ دائماً دست‌خوردهٔ ماه ممکن است آرشیوی از این آوار و بقایای کیهانی را حفظ کرده باشد.
اکنون امیلی کاستلو (Emily Costello)، پژوهشگر مؤسسه ژئوفیزیک و سیاره‌شناسی هاوایی در دانشکده علوم و فناوری زمین و اقیانوس دانشگاه هاوایی در مانوا، و همکارانش یک چارچوب ریاضی برای رمزگشایی این تاریخچه از سطح ماه توسعه داده‌اند.
کاستلو می‌گوید:
رسوبات اعماق دریا در زمین، بقایای بین‌ستاره‌ای را حداکثر تا حدود ۱۰ میلیون سال پیش حفظ می‌کنند. اما سنگ‌پوشه (خاک) ماه به عنوان یک آرشیو کیهانی بلندمدت عمل می‌کند که می‌تواند تاریخچه‌ای ۸۰ تا ۱۰۰ میلیون ساله یا حتی بیشتر را نگه دارد. درک فیزیکِ مخلوط شدن سنگ‌پوشه این اطمینان را می‌دهد که وقتی فضانوردانِ آینده نمونه‌های عمقی‌تری برمی‌گردانند، ما بتوانیم لایه‌های درهم‌ریخته را به درستی بخوانیم تا تاریخچهٔ سفر منظومه شمسی خود از میان کهکشان را بازسازی کنیم.
«باغبان‌یابی ناشی از برخورد» آرشیو ماه را درهم می‌ریزد!
برای درک این آرشیو درهم‌ریخته، کاستلو و همکارانش یک «مدل احتمالی یکپارچه» برای «باغبان‌یابی ناشی از برخورد» (Impact Gardening) ساختند؛ فرایندی مداوم که در آن برخوردهای شکل‌دهندهٔ دهانه‌ها، خاک ماه را زیرورو، مخلوط و دوباره توزیع می‌کنند. این فرایند فوق‌العاده تصادفی است، زیرا توسط ایجادتصادمی‌هایی هدایت می‌شود که از ذرات غبار میکروسکوپی تا سیارک‌های عظیم الجثه را شامل می‌شوند.
از آنجایی‌که هر مغزه‌گیری و نمونه‌برداری از عمق ماه تاریخچه برخوردیِ خاص خود را تجربه می‌کند، جداسازی سیگنال‌های بین‌ستاره‌ایِ گسترده از تغییرات محلی، نیازمند مدل‌سازی آماری پیچیده‌ای است.
کاستلو می‌گوید:
برای مدل‌سازی باغبان‌یابی برخورد، ما باید شبکه پیچیده‌ای از مکانیسم‌های فیزیکی را متوازن کنیم؛ از جمله متراکم‌سازی برخورد، خاک‌برداری، فروپاشی رادیواکتیو و هواپزدگی فضایی که همگی به طور هم‌زمان در یک مدل پیوسته و زیبا عمل می‌کنند. مدل ریاضی ما با باغبان‌یابیِ برخورد در ماه به عنوان رقابتی بین نیروهای مدفون‌کنندهٔ خاک و برخوردهای حفرکننده رفتار می‌کند. این مدل همچنین فروپاشی رادیواکتیوِ بقایای ستاره‌ای را در نظر می‌گیرد و دقیقاً مشخص می‌کند که چه زمان و در کجا گرد و غبار ستاره‌ایِ جدید توسط سوپرنواهای دوره‌ای تحویل داده شده است.
ایزوتوپ‌های رادیواکتیو حفظ‌شده در رسوبات اعماق دریا در زمین و نمونه‌های ماهِ برنامه‌های آپولو پیش از این نشان داده‌اند که سوپرنواهایی در فاصله صدها سال نوری، ایزوتوپ‌های رادیواکتیو را هم روی زمین و هم روی ماه نهشته کرده‌اند. شواهد به پالس‌هایی در حدود ۲.۳ میلیون و ۷.۳ میلیون سال پیش اشاره دارند. با این حال، این ایزوتوپ‌ها پس از رسیدن به ماه، به تدریج توسط باغبان‌یابیِ برخورد در سطح ماه هم زده شده و هم خورده‌اند.
نمونه‌های آپولو سیگنال مدفون‌شده را حفظ کرده‌اند!
کاستلو این مدل را در برابر مشاهدات حاصل از نمونه‌های مغزه‌گیری آپولو آزمایش کرد. این مدل با موفقیت الگوهای غلظت عمقیِ اندازه‌گیری‌شدهٔ ایزوتوپ‌های رادیواکتیو را که سن آن‌ها مستقلاً با استفاده از ردپای پرتوهای کیهانی و معیارهای رادیونوکلئید تعیین شده بود، بازتولید کرد. سپس محققان مدل تأییدشده را با خطوط زمانی ثبت‌شده برای پالس‌های سوپرنوا در زمین ترکیب کردند تا شبیه‌سازی کنند که همان رویدادهای بین‌ستاره‌ای چگونه باید در اعماق مختلف خاک ماه ظاهر شوند.
این مدل الگوهای غلظت عمقی آهن-۶۰ (Iron-60) اندازه‌گیری‌شده در سنگ‌پوشه آپولو را به دقیق‌ترین شکل بازتولید کرد. سپس محققان از آن برای پیش‌بینی چگونگی مدفون شدن سایر عناصر سنگین از جمله پلوتونیوم-۲۴۴، ید-۱۲۹، هافنیوم-۱۸۲ و کوریوم-۲۴۷ در طول زمان استفاده کردند.
کاستلو می‌گوید:
وقتی برای اولین بار نتایج مدلم را به اشتراک گذاشتم، همکارانم از مطابقت بالای مدل و اندازه‌گیری‌ها شگفت‌زده شدند. این سطح از انطباق بین مشاهدات تجربی و یک مدل فیزیکی، هیجان‌انگیز و قابل توجه است.
نمونه‌های برنامه آرتپمیس می‌تواند تاریخچه سوپرنواها را گسترش دهد
یکی از اهداف اصلی این پژوهش، کمک به دانشمندان برای تفسیر نمونه‌های آیندهٔ مغزه‌گیری از ماه است. انتظار می‌رود برنامه آرتمیس (Artemis) ناسا انسان‌ها را به ماه بازگرداند؛ جایی که فضانوردان می‌توانند نمونه‌های جدیدی از سنگ‌پوشه حاوی آرشیو بسیار عمقی‌تری از گرد و غبار ستاره‌ایِ ته‌نشین‌شده را جمع‌آوری کنند.
کاستلو در پایان گفت:
این نمونه‌های آینده که از ماه گرفته می‌شوند، وقتی همراه با مدل باغبان‌یابی ما در نظر گرفته شوند، می‌توانند بینش‌های جدیدی را از فصل ناگفته‌ای از تاریخچه سوپرنواها آشکار کنند! به نظر من بسیار زیباست که بقایای ستارگان گذشته، اگر دانش نحوه خواندن غبار ستاره‌ای را داشته باشیم، می‌توانند برای ناوبری در تاریخچه وسیع همسایگی زمین و ماه ما استفاده شوند.
منبع: Scitechdaily
