Debu Bulan Bisa Menyimpan Jejak Ledakan Bintang dari Jutaan Tahun Lalu

Peneliti mengembangkan model matematika baru untuk membaca jejak material antarbintang yang terkubur di dalam tanah Bulan. Model tersebut dapat membantu mengungkap sejarah supernova yang pernah terjadi ratusan juta tahun lalu.

Dikutip dari Earth, penelitian ini dipimpin Emily Costello, ilmuwan riset di Hawaiʻi Institute of Geophysics and Planetology, University of Hawaiʻi at Mānoa, bersama peneliti dari King’s College London, University of Illinois, University of Notre Dame, dan Chinese Academy of Sciences.

Bulan tidak memiliki angin, hujan, atau aktivitas lempeng tektonik seperti Bumi. Namun, permukaannya terus berubah akibat hantaman meteor dan asteroid. Tumbukan tersebut menggali, membalik, mencampur, sekaligus mengubur material di permukaan. Proses ini disebut impact gardening.

Akibatnya, satu sampel tanah Bulan dapat berisi material dari berbagai periode yang telah tercampur selama jutaan tahun. Kondisi itu menjadi tantangan bagi ilmuwan yang ingin mengetahui kapan material dari ledakan bintang tertentu tiba di Bulan.

Model Costello mencoba memecahkan persoalan tersebut dengan menghitung berbagai proses secara bersamaan, termasuk penggalian dan pemadatan tanah akibat tumbukan, peluruhan radioaktif, serta perubahan permukaan akibat paparan lingkungan antariksa.

Model tersebut juga memperhitungkan kapan dan di mana material sisa supernova diperkirakan tiba di permukaan Bulan.

Salah satu petunjuk penting berasal dari besi-60, isotop radioaktif yang berkaitan dengan bintang masif dan supernova.

Para ilmuwan sebelumnya telah menemukan jejak besi-60 dalam sedimen laut dalam di Bumi dan sampel Apollo dari Bulan. Penelitian sebelumnya menunjukkan adanya dua periode masuknya material tersebut, sekitar 2,3 juta dan 7,3 juta tahun lalu.

Kedua peristiwa itu dikaitkan dengan supernova yang terjadi ratusan tahun cahaya dari Bumi.

Costello kemudian menguji modelnya menggunakan sampel Apollo yang usianya telah diketahui melalui jejak kerusakan akibat sinar kosmik dan metode penanggalan radioaktif lainnya.

Hasil pemodelan mampu menghasilkan pola kedalaman besi-60 yang sesuai dengan pengukuran pada sampel nyata.

Temuan tersebut menjadi salah satu pengujian penting terhadap kemampuan model dalam membaca rekaman kosmik yang telah diacak oleh tumbukan meteor.

Model tersebut tidak hanya digunakan untuk besi-60. Peneliti juga memperkirakan bagaimana isotop radioaktif lain dapat tersimpan di dalam regolit Bulan, termasuk plutonium-244, yodium-129, hafnium-182, dan kurium-247.

Isotop-isotop tersebut dapat terbentuk dalam peristiwa ekstrem di alam semesta, termasuk supernova dan tabrakan bintang neutron.

Keunggulan Bulan terletak pada kemampuan tanah permukaannya menyimpan material antarbintang dalam waktu sangat panjang.

Sedimen laut dalam di Bumi dapat menyimpan rekaman material antarbintang hingga sekitar 10 juta tahun. Sebaliknya, regolit Bulan berpotensi mempertahankan rekaman hingga 80–100 juta tahun atau lebih.

Dalam simulasi, model Costello mampu mengikuti perubahan tanah Bulan selama lebih dari 400 juta tahun.

Meski demikian, para peneliti belum menemukan isotop-isotop yang diprediksi tersebut dalam sampel Bulan. Untuk saat ini, keberadaannya masih berupa prediksi berdasarkan model.

Rencana pengembalian manusia ke Bulan melalui program Artemis dapat memberikan kesempatan untuk mengujinya.

Sampel yang diambil dari kedalaman lebih besar daripada sampel Apollo dapat membantu ilmuwan mencari lapisan material antarbintang yang lebih tua dan menentukan bagaimana jejak supernova tersimpan setelah bercampur akibat tumbukan.

Dengan memahami cara regolit Bulan bergerak dan tercampur, ilmuwan dapat menentukan kedalaman yang paling menjanjikan untuk pencarian jejak ledakan bintang.

Jika berhasil, tanah Bulan tidak hanya menjadi catatan sejarah Bulan dan Bumi, tetapi juga arsip perjalanan Tata Surya melewati lingkungan galaksi selama puluhan hingga ratusan juta tahun.

Studi ini diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters. (*)

Sumber: Earth