|
Лунный грунт - космическая капсула времени
|
|
|
|
Когда звезда достигает последних стадий своей жизни, она взрывается, превращаясь в яркую сверхновую, и разбрасывает свое вещество по всей Вселенной. Новое исследование, проведенное ученым из Гавайского университета в Маноа, показало, что перемешанный лунный грунт можно считать космической капсулой времени, хранящей информацию о взрывающихся звездах. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
|
|
|
|
Эмили Костелло, научный сотрудник Гавайского института геофизики и планетологии при Школе океанографии и наук о Земле и технологиях Гавайского университета в Маноа, и ее соавторы выступили в роли физиков-криптографов и разработали математическую модель для расшифровки информации, хранящейся в лунном грунте.
|
|
|
|
«В глубоководных отложениях на Земле сохраняются межзвездные обломки, но их возраст составляет всего около 10 миллионов лет, — говорит Костелло. — Лунный реголит, однако, представляет собой своего рода космический архив, в котором может храниться информация о событиях, произошедших 80–100 миллионов лет назад и более. Понимание физических процессов, происходящих при перемешивании реголита, позволит нам правильно интерпретировать перемешанные слои лунного грунта, когда будущие астронавты вернутся на Луну с более глубокими образцами, и восстановить историю путешествия нашей Солнечной системы по галактике».
|
|
|
|
|
|
|
Костелло и его соавторы разработали «унифицированную стохастическую модель» — специализированную модель, которая позволяет понять, как происходит «импактное терраформирование» — непрерывный процесс, в ходе которого метеориты, образующие кратеры, переворачивают, перемешивают и перераспределяют грунт на поверхности Луны. Это крайне непредсказуемый процесс, в котором участвуют метеориты самых разных размеров — от микроскопических частиц пыли до гигантских астероидов.
|
|
|
|
Поскольку на каждый отдельный образец лунного грунта влияет уникальная история столкновений с метеоритами, для отделения более широкого межзвёздного сигнала от локальных вариаций требуются сложные статистические методы.
|
|
|
|
«Чтобы смоделировать импактное терраформирование, нам нужно уравновесить сложную систему физических процессов, включая уплотнение грунта в результате столкновений, его выветривание, радиоактивный распад и космическое выветривание, которые действуют одновременно в рамках единой элегантной континуальной модели», — говорит Костелло.
|
|
|
|
«Наша математическая модель рассматривает импактное терраформирование Луны как противоборство сил, которые, с одной стороны, погребают грунт под поверхностью, а с другой — поднимают его на поверхность в результате столкновений. Она также учитывает радиоактивный распад остатков звёзд и позволяет точно определить, когда и где в результате вспышек сверхновых на Луну попадала новая звёздная пыль».
|
|
|
|
Благодаря анализу радиоактивных изотопов в глубоководных отложениях на Земле и в образцах лунного грунта, доставленных миссиями «Аполлон», стало известно, что взрывы сверхновых, произошедшие на расстоянии в сотни световых лет от Земли, разбросали радиоизотопы по Земле и Луне, а всплески активности наблюдались около 2,3 и 7,3 миллиона лет назад. Но как только радиоизотопы попали на Луну, они начали смешиваться с лунной поверхностью в результате ударного воздействия.
|
|
|
|
Костелло проверила свою модель на реальных данных и показала, что модель воспроизводит профили распределения радиоизотопов по глубине в образцах лунного грунта, возраст которых был независимо определён по следам космических лучей и радионуклидным индикаторам.
|
|
|
|
Чтобы дополнительно протестировать модель, команда объединила её с известными историческими данными о вспышках сверхновых на Земле и смоделировала, как эти межзвёздные события могли бы сохраниться на разной глубине в лунном грунте.
|
|
|
|
Команда обнаружила, что модель может точно предсказывать профили распределения железа-60 по глубине в образцах реголита, доставленных с Луны. Затем они расширили модель, чтобы предсказать, как с течением времени распределяются по глубине другие тяжёлые элементы, такие как плутоний-244, йод-129, гафний-182 и кюрий-247.
|
|
|
|
«Когда я впервые поделилась результатами своей работы, мои коллеги были удивлены тем, насколько хорошо модель согласуется с измерениями, — сказала Костелло. — Такой уровень соответствия между эмпирическими наблюдениями и физической моделью впечатляет и удивителен».
|
|
Руководство по отбору проб на Луне в будущем
|
|
|
|
Основная цель исследования заключалась в том, чтобы дать рекомендации по отбору проб лунного грунта в будущем. В ближайшем будущем программа НАСА "Артемида" вернет людей на Луну, и они привезут с собой новые драгоценные образцы лунного реголита, которые сохранят историю звездной пыли.
|
|
|
|
"Эти будущие образцы, взятые с Луны, если их рассматривать в сочетании с нашей моделью садоводства, могут по-новому взглянуть на нерассказанную главу истории сверхновых!" Сказал Костелло. "Я думаю, это прекрасно, что остатки звезд прошлого могут быть использованы для навигации по обширной истории нашего соседства между Землей и Луной, если у нас есть знания о том, как читать звездную пыль".
|
|
|
|
Источник
|
