在1972年12月的阿波罗17号任务中，NASA宇航员哈里森·H·“杰克”·施密特在月球上进行地质野外研究（左）；以及蟹状星云超新星遗迹（右）。(图像来源: NASA/ESA/G. Dubner (IAFE, CONICET-布宜诺斯艾利斯大学)等/A. Loll等/T. Temim等/F. Seward等/VLA/NRAO/AUI/NSF/钱德拉/CXC/斯皮策/JPL-Caltech/XMM-牛顿/ESA/Hubble/STScI) 现在，通过一个新的计算机模型，我们可以从混合在月球土壤中的超新星尘埃中理清出超新星尘埃的分布，这个模型把月球的表面视为一个时间胶囊，保存着关于随着行星绕银河系旅行而靠近地球的超新星爆炸历史的细节。当恒星以超新星的形式爆炸时，它们向太空洒下碎片，其中一些以高速度旅行的放射性同位素的形式出现。这些放射性同位素进入太阳系，落在所有行星和卫星上，包括地球及其月球。对地球深海沉积物中放射性同位素的研究，加上阿波罗任务带回来的月球土壤样本——科学家称之为“月壤”——指向超新星活动的两个最近峰值，分别是在230万和730万年前。“如果我们了解如何解读星尘，我认为过去星体的残骸能够用来探索我们地球—月球邻里的浩瀚历史，这真是美妙的，”夏威夷大学马诺阿分校的行星科学家艾米莉·科斯特洛在一份声明中表示。尽管如此，由于侵蚀和板块构造的过程，我们在宇宙邻域的超新星活动的大多数地球记录已被遗失，地球上可靠的记录仅可追溯到大约1000万年前。然而，地球的月球却是一个不同的故事。由于月球没有大气层，因而没有风或雨的侵蚀，也没有任何板块构造。因此，月球应该保存着回溯8000万至1亿年前，甚至更久的超新星活动记录。然而，尽管月球缺乏地球式的侵蚀，但它确实经历了行星科学家称之为“撞击园艺”的现象。这是指从微小的微陨石到大型小行星的物体冲击，翻转了月壤，将所有物质，包括放射性超新星碎片混合在一起。为了理清这一切，并确定各种放射性同位素被混合到什么深度，科斯特洛的团队开发了一个数学模型，能够解码月壤中蕴藏的宝藏。“在建模撞击园艺时，我们必须平衡一系列复杂的物理机制，包括撞击压实、开挖、放射性衰变和太空风化，这些都在一个单一的优雅连续模型中同时运行，”科斯特洛表示。“我们的数学模型将月球撞击园艺视为两种力的竞争：一种是埋藏土壤，另一种是冲击将其挖出来。它还考虑了星体残骸的放射性衰变，同时精确描绘了新星尘通过间歇性超新星送达的确切时间和地点。”科斯特洛的团队通过将模型对超新星放射性同位素的深度浓度预测与地球深海沉积物和阿波罗样本中发现的情况进行比较来验证他们的模型。Apollo 17月球核心样本73001的特写图，首次从其驱动管中取出，自1972年12月由阿波罗宇航员在NASA休斯顿的约翰逊太空中心收集以来。 (图像来源: NASA/Robert Markowitz) “当我第一次分享我的模型结果时，我的同事们对模型与测量的匹配程度感到惊讶，”科斯特洛说，“这一经验观察和物理模型之间的高保真度让人兴奋和不可思议。”他们的模型准确预测了在阿波罗月壤样本中发现的铁-60的深度浓度曲线，以及诸如铀-244、碘-129、铪-182和铱-247等重元素，这些元素随时间埋藏。然而，当未来阿尔忒弥斯宇航员在接下来的几年中带回来自更深层的新月球样本时，真正的科学才会开始。“考虑到我们的园艺模型，这些未来从月球采集的样本可能会揭示超新星历史未曾讲述的新见解，”科斯特洛表示。“了解月壤混合的物理学确保当未来宇航员返回更深的核心时，我们能够正确阅读搅拌的层次，以重建我们太阳系在银河系中旅行的历史。”这些发现发表于《物理评论快报》上，日期为8月14日。基思·库珀是一位英国自由科学记者和编辑，拥有曼彻斯特大学的物理和天体物理学学位。他是《接触悖论：挑战奥》一书的作者。