Mjesečeva površina nije samo sloj prašine i kamenja koji su milijardama godina oblikovali udari. U dubljim slojevima regolita možda je sačuvan i trag materijala koji su zvijezde na kraju života izbacile u svemir. Nova studija, objavljena u časopisu Physical Review Letters, pokazuje kako se taj zapis može čitati iako se lunarno tlo stalno premješta.
Istraživači su razvili model koji opisuje kako udari meteorita prekopavaju, zbijaju i ponovno zatrpavaju mjesečev regolit. Kada se taj proces uračuna u analizu uzoraka, raspored radioaktivnih izotopa koje su donijele obližnje supernove može poslužiti kao vremenska crta događaja u susjedstvu Sunčeva sustava.
Mjesečevo tlo ne miruje
Regolit je rastresiti površinski sloj Mjeseca, sastavljen od usitnjenih stijena, prašine i materijala izbačenog pri udarima. Mjesec nema gustu atmosferu ni tekuću vodu koja bi erodirala površinu, pa se tragovi ondje mogu očuvati mnogo dulje nego na Zemlji. Površina ipak nije netaknuta.
Svaki novi udar iskopa dio tla, izbaci ga u okolinu i pomiješa s materijalom koji je već bio na površini ili ispod nje. U planetarnoj znanosti taj se proces naziva “impact gardening”. Riječ je o udarnom miješanju regolita. Koliko se takav materijal razlikuje po dubini na Mjesecu pokazuje i nova karta debljine Mjesečeva regolita.
Upravo to miješanje otežava tumačenje nalaza. Ako se radioaktivni materijal s vremenom spušta u dublje slojeve i ponovno vraća prema površini, sama dubina uzorka nije dovoljna da bi se odredilo kada je materijal stigao. Potreban je model koji opisuje koliko brzo udari premještaju čestice kroz različite slojeve.
Model provjeren na uzorcima misija Apollo
Tim koji predvodi Emily Costello sa Sveučilišta Hawaiʻi u Mānoi izradio je stohastički model. On opisuje ravnotežu dvaju procesa: materijal se zatrpava ispod novih naslaga, ali ga kasniji udari ponovno iskopavaju i premještaju prema površini.
Istraživači su model provjerili na dubinskim profilima uzoraka koje su misije Apollo donijele s Mjeseca. Izračuni su dobro opisali raspored željeza-60 u regolitu, radioaktivnog izotopa povezanog s materijalom iz obližnjih supernova. Model je pritom obuhvatio profile koji predstavljaju razdoblja od približno 14 do 450 milijuna godina.
Studija pritom ne donosi novo izravno otkriće supernove u uzorcima Apollo. Njezin je doprinos u tome što pokazuje kako se postojeći podaci mogu tumačiti kada se u obzir uzme povijest miješanja regolita. Tako se može procijeniti na kojoj bi se dubini trebali nalaziti tragovi različitih kozmičkih događaja.
Na Zemlji se slični tragovi traže u dubokomorskim sedimentima. Ondje se radioaktivni materijal može sačuvati približno deset milijuna godina, ali geološki i biološki procesi s vremenom mijenjaju sediment. Mjesečev bi regolit zato mogao biti dugotrajniji arhiv, a model pokazuje da bi mogao sačuvati zapis dug 80 do 100 milijuna godina ili više.
Tragovi zvijezda u radioaktivnim izotopima
Kada masivna zvijezda eksplodira kao supernova, u okolni prostor izbacuje mješavinu plina i prašine obogaćenu teškim elementima. Dio tog materijala može stići do planetarnih sustava udaljenih stotinama svjetlosnih godina. Na Zemlji su već pronađeni radioaktivni izotopi koji upućuju na takve događaje, među njima željezo-60.
Željezo-60 pronađeno je i u mjesečevu regolitu. Budući da je ondje zaštićeno od atmosferskog trošenja, njegov raspored u dubini može sačuvati trag o tome kada je Sunčev sustav prošao kroz oblak međuzvjezdanog materijala. Kozmos je o sličnom zapisu na Zemlji pisao u tekstu o međuzvjezdanoj prašini u antarktičkom ledu.
Autori su model proširili i na druge izotope, među njima plutonij-244, jod-129, hafnij-182 i kurij-247. Njihov bi raspored mogao pomoći u razlikovanju materijala koji nastaje u supernovama od materijala izbačenog u sudarima neutronskih zvijezda, odnosno u kilonovama.
Artemis bi mogla otvoriti dublji zapis
Najzanimljivija primjena modela odnosi se na buduće uzorke. Prema izračunima, uzorci uzeti iz regolita do približno jednog metra dubine mogli bi sadržavati dovoljno podataka za provjeru podrijetla plutonija-244 i drugih radioaktivnih elemenata. Njihova bi vrijednost bila veća ako bi se precizno mogli rekonstruirati dubina, mjesto uzorkovanja i povijest udara.
To otvara mogućnost da lunarne misije, osim vodenog leda, minerala i mjesta pogodnih za gradnju, proučavaju i povijest zvjezdanih eksplozija u našem kozmičkom susjedstvu. Dublje jezgre mjesečeva tla mogle bi poslužiti kao arhiv kretanja Sunčeva sustava kroz galaksiju, a budući uzorci programa Artemis mogli bi pokazati kako su se ti događaji smjenjivali.
Mjesec pritom nije savršen arhiv. Njegova je površina stalno izložena udarima, a radioaktivni se izotopi raspadaju. No upravo zato je model važan: ne traži netaknuti sloj, nego iz podataka pokušava rekonstruirati obrazac koji je stvorilo miješanje regolita. Ako budući uzorci potvrde predviđanja, mjesečeva prašina mogla bi postati jedan od najdugotrajnijih zapisa o tome što se događalo u blizini Sunčeva sustava.
