Yeni bir bilgisayar modeli sayesinde Ay yüzeyindeki süpernova tozu serpintisini içinde karıştığı ay toprağından ayırmak artık mümkün oldu. Model, Güneş Sistemi'nin galaksi çevresindeki yolculuğu sırasında Dünya yakınında meydana gelen süpernova patlamalarının tarihine dair detayları barındıran bir zaman kapsülü olarak Ay yüzeyini açıyor.
Yıldızlar süpernova olarak patladığında uzayı enkazla dolduruyor; bu enkazın bir kısmı yüksek hızla hareket eden radyoaktif izotoplardan oluşuyor. Bu radyoizotoplardan bazıları Güneş Sistemi'ne girerek Dünya ve Ay da dahil tüm gezegen ve uydulara düşüyor. Dünya'daki derin deniz tortullarında yapılan çalışmalar ve Apollo görevleriyle getirilen ay toprağı örneklerinde, bilim insanlarının ifade ettiği adıyla regolitte bulunan radyoizotoplar, 2,3 ve 7,3 milyon yıl önce iki yakın süpernova aktivitesi zirvesine işaret ediyor.
"Geçmiş yıldızların kalıntılarının, Ay-Dünya çevresinin geniş tarihini gezebilmek için kullanılabilmesi bana çok güzel geliyor; bunun için yıldız tozunu nasıl okuyacağımızı bilmemiz gerekiyor" dedi Hawaii Üniversitesi Mānoa'daki gezegen bilimci Emily Costello.
Ancak levha tektoniği yoluyla aşınma ve subdüksiyon süreci nedeniyle, kozmik komşuluğumuzdaki süpernova aktivitesine dair Dünya'daki kayıtların çoğu kayboldu ve Dünya'da güvenilir kayıtlar yaklaşık 10 milyon yıl öncesine kadar gidiyor. Ay ise farklı bir hikâye anlatıyor. Ay'ın atmosferi olmadığı için rüzgâr veya yağmur aşınması yok ve levha tektoniği de bulunmuyor. Bu nedenle Ay, 80-100 milyon yıl öncesine, hatta daha eskiye kadar süpernova aktivitesinin kaydını barındırmalı.
Ay'da Dünya tarzı aşınma olmasa da gezegen bilimcilerin ifade ettiği adıyla etki bahçeciliği yaşanıyor. Mikroskobik mikrometeorlardan büyük asteroitlere kadar değişen boyutlardaki cisimlerin çarpmaları regoliti alt üst ediyor ve radyoaktif süpernova enkazı da dahil her şeyi karıştırıyor.
Bütün bunların içinden çıkmak ve çeşitli radyoizotopların hangi derinliklere kadar karıştığını ortaya çıkarmak için Costello'nun ekibi, ay regolitinde saklı hazineleri çözebilen matematiksel bir model geliştirdi.
"Etki bahçeciliğini modellemek için etki sıkıştırması, kazıma, radyoaktif bozunma ve uzay hava koşulları gibi fiziksel mekanizmaların karmaşık ağını dengelememiz gerekiyor. Hepsi tek, zarif bir sürekli model içinde eş zamanlı olarak işliyor" dedi Costello.
"Matematiksel modelimiz ay etki bahçeciliğini toprağı gömen kuvvetler ile onu tekrar ortaya çıkaran darbeler arasındaki rekabet olarak ele alıyor. Ayrıca yıldız kalıntılarının radyoaktif bozunmasını da hesaba katıyor ve dönemsel süpernovalarla yeni yıldız tozunun ne zaman ve nerede teslim edildiğini tam olarak haritalıyor."
Costello'nun ekibi modelini, süpernova radyoizotoplarının derinlik-konsantrasyonuna ilişkin tahminlerini Dünya'daki derin deniz tortulları ve Apollo örnekleriyle karşılaştırarak doğruladı.
"Model sonuçlarımı ilk paylaştığımda, meslektaşlarım model ile ölçümler arasındaki uyumun ne kadar iyi olduğuna şaşırdı" dedi Costello. "Ampirik gözlemler ile bir fizik modeli arasındaki bu düzeyde uyum heyecan verici ve dikkate değer."
Model, Apollo regolit örneklerinde bulunan demir-60'ın derinlik-konsantrasyon profilini doğru şekilde tahmin etti. Ayrıca zamanla gömülmüş ağır elementler olan plütonyum-244, iyot-129, hafnium-182 ve küriyum-247'nin de tahminleri tuttu.
Ancak gerçek bilim, önümüzdeki yıllarda gelecek Artemis astronotlarının yüzeyin daha derininden yeni ay örnekleri getirmesiyle başlayacak.
"Ay'dan alınacak bu gelecek örnekler, bahçecilik modelimizle birlikte değerlendirildiğinde süpernova tarihinin anlatılmamış bir bölümüne dair yeni bilgiler ortaya çıkarabilir" dedi Costello. "Regolit karışımının fiziğini anlamak, gelecek astronotlar daha derin çekirdekler döndüğünde karışmış katmanları doğru şekilde okuyup Güneş Sistemi'nin galaksi içindeki yolculuğunun tarihini yeniden kurgulayabilmemizi sağlıyor."
Bulgular 14 Ağustos'ta Physical Review Letters'ta yayımlandı.
