月球或藏超新星爆发亿年记录
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钱德拉望远镜拍摄的仙后座A超新星遗迹图像。
图片来源：美国国家航空航天局（NASA）钱德拉X射线天文台（CXC）史密松天体物理台（SAO）
一个月壤混合模型可以帮助科学家重建月球上保存了数百万年的超新星残骸。
大质量恒星走向死亡时，有些会以超新星爆发终结，将新形成的物质抛撒到太空中。
这些远古爆发的痕迹最终可能会落到附近的星球上。
夏威夷大学马诺阿分校一名研究人员牵头的一项新研究表明，月球不断受到扰动的土壤可能保存着这些宇宙碎片的记录。
夏威夷大学马诺阿分校海洋与地球科学技术学院夏威夷地球物理与行星学研究所的研究科学家艾米丽科斯特洛（EmilyCostello）及其合著者开发了一个数学框架，用于从月球表面解读那段历史。
地球上的深海沉积物保存着星际碎片，但只能追溯到大约1000万年前，科斯特洛说，然而，月球风化层（土壤）就像一个长期的宇宙档案库，能够保存长达8000万年到1亿年甚至更久远的历史。
了解风化层混合的物理原理，能确保未来宇航员带回更深层的岩芯时，我们可以正确解读这些被打乱的地层，从而重构太阳系在银河系中运行的历史。
冲击式园艺扰乱了月球记录
为了弄清楚那个杂乱的档案，科斯特洛和她的合著者为撞击园艺构建了一个统一随机模型。
撞击园艺是一个持续的过程，在这个过程中，形成陨石坑的撞击会翻动、混合并重新分布月球土壤。
这个过程具有高度随机性，因为它是由从微小尘粒到巨大小行星等各种撞击体驱动的。
由于每个月球核心都有其自身的撞击历史，因此要从局部变化中分离出广泛存在的星际信号，需要进行复杂的统计建模。
月球表面受到撞击的轰击，在整个表面形成了陨石坑。
图片来源：美国国家航空航天局
为了对撞击成土作用进行建模，我们必须平衡一个复杂的物理机制网络，其中包括撞击压实、挖掘、放射性衰变和太空风化，所有这些机制都在一个单一的精妙连续体模型中同时起作用，科斯特洛说。
我们的数学模型将月球撞击成土作用视为掩埋土壤的力量与将土壤挖掘出来的撞击之间的一种竞争。
它还考虑了恒星残骸的放射性衰变，同时精确描绘出偶发性超新星在何时、何地带来了新的星尘。
地球上深海沉积物和阿波罗号月球样本中保存的放射性同位素已经表明，数百光年外的超新星在地球和月球上都沉积了放射性同位素。
有证据显示，这种沉积现象大约分别在230万年前和730万年前发生过。
然而，这些同位素到达月球后，由于撞击成壤作用逐渐混入了月球表面。
阿波罗岩芯保存了被掩埋的信号
科斯特洛将该模型与阿波罗号岩芯样本的观测数据进行了对比。
该模型成功再现了放射性同位素的实测深度浓度模式，这些放射性同位素的年龄已通过宇宙射线轨迹和放射性核素基准独立确定。
然后，研究人员将经过验证的模型与地球上记录的超新星爆发脉冲的既定时间线相结合，以模拟这些相同的星际事件在月球土壤不同深度应该呈现出的情况。
该模型准确重现了在阿波罗号带回的月壤中测量到的铁60的深度浓度分布模式。
然后，研究人员利用该模型预测其他重金属元素，包括钚244、碘129、铪182和锔247，随时间推移将如何被掩埋。
我第一次分享模型结果时，我的同事们对模型与测量结果的匹配程度感到惊讶，科斯特洛说，经验观测与物理模型之间达到这种程度的吻合度，既令人兴奋，又非同寻常。
阿耳忒弥斯核心可能延长超新星研究的历史
这项研究的一个主要目标是帮助科学家解读未来采集的月球核心样本。
美国国家航空航天局（NASA）的阿尔忒弥斯计划预计将人类送回月球，届时宇航员可能会收集到新的月壤样本，其中包含更久远的宇宙尘埃沉积记录。
这些未来从月球采集的样本，结合我们的园艺模型，可能会揭示超新星历史中一段尚未被讲述的篇章科斯洛分享道。
我认为，过去恒星的遗迹能够用来探索我们地球月球区域的漫长历史，如果我们懂得如何解读星尘的话，这很美。
《用于指导在月球风化层中寻找超新星残骸的对流扩散模型》，作者：艾米丽S科斯特洛、约翰埃利斯、布赖恩D菲尔德斯、丽贝卡瑟曼和王西璐，《物理评论快报》。
DOI10.110314khnkgl
资助方：美国国家航空航天局总部、英国科学技术设施理事会、美国国家科学基金会、国家自然科学基金、国家重点研发计划、空间起源探索计划、美国能源部
相关知识（天文术语）
超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。
这种爆炸极其明亮，过程中所突发的电磁辐射能照亮其所在的整个星系。
爆发时会抛射出大量物质，释放的能量巨大。
超新星爆发对于研究恒星演化、重元素形成等有着重要意义。
BY: University of Hawaii at Manoa
FY: AI
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