月球的晚期轰击揭开了谜底


阿波罗号的60335样本中有可见的金属小球:这些金属小球来自撞击过月球的小行星。信贷AG Kleine

月球表面覆盖着无数的陨石坑,这些陨石坑可以追溯到小行星的撞击。

对这些撞击过程中形成的月球岩石的年龄测定显示,在现在之前约39亿年,或在月球形成后约5亿年,出现了令人惊讶的聚集现象。这些观测结果引出了月球晚期重轰击理论(LHB)。

但是,这种晚期撞击的起源是什么?撞击月球的小行星从何而来?科学家们讨论了两种可能性。一种说法是,这些天体可能代表地球形成的主要阶段的残余物质,这些物质撞击月球的频率不断减少。另一种假设是,大约39亿年前,气体巨行星轨道的不稳定导致来自外太阳系的小行星和彗星的撞击突然急剧增加。

Münster大学的行星学家现在已经验证了这些假设,他们用非常精确的同位素测量了39亿年前撞击月球时形成的岩石。他们的结论是:撞击率并没有突然增加,月球的撞击可以追溯到地球形成的主阶段遗留下来的小行星的持续撞击。研究结果发表在最新一期的《科学进展》杂志上。

关于这项研究

Münster的科学家们研究了39亿年前的月球撞击过程中形成的岩石。这些岩石中含有微小的金属小球,由小行星的撞击物组成。通过研究这些金属小球的同位素组成,研究人员可以确定这些天体在太阳系中的起源。他们把重点放在了元素钌和钼上,因为这些元素的同位素组成显示出系统性的变化,这取决于它们在太阳系中的形成位置。“我们的研究表明,月球的撞击是由形成地球和月球的同一天体造成的,”行星学家和该研究的主要作者艾米丽·沃舍姆博士解释说。因此,月球上的陨石坑是由于地球形成的主阶段遗留下来的小行星不断撞击造成的。这也让科学家们排除了由于外太阳系天体的撞击而导致的撞击率突然增加的可能性。但是39亿岁的年龄是怎么来的呢?艾米丽·沃舍姆解释说:“此前已有研究表明,到目前为止研究的月球岩石大部分是由单一撞击盆地的物质构成的——月球中北部面向地球的雨海。”

从理论计算可知,气态巨行星的轨道在太阳系早期历史的某个时刻发生了变化,将太阳系外部的大量天体向内散射,从而与地球和月球等发生碰撞。托尔斯滕·克莱恩教授解释说:“这一事件发生的时间肯定比以前想象的要早,因为我们在月球岩石中没有发现来自太阳系外围的小行星或彗星撞击月球的证据。”。因此,气态巨行星轨道的变化可能发生在类地行星的主要形成阶段——也就是太阳系的最初大约1亿年——这与最近的动力学模型非常吻合。Thorsten Kleine补充道:“因此,我们的研究还表明,类地行星在形成的相对早期就吸收了来自太阳系外部的富水天体,从而为生命的出现创造了条件。”。

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这项工作是在合作研究中心SFB/TraseCo 170“陆地行星晚期吸积”的框架下进行的,并由德国研究基金会支持。

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