一个由国际科学家组成的团队正在通过观察月球，挑战我们对地球历史的一部分的理解。在2019年1月17日发表在《科学》上的一项研究中，研究小组显示，小行星撞击月球和地球次数大约是2.9亿年前的两到三倍。多伦多大学文理学院地球科学系的博士，该研究的第一作者萨拉·马兹鲁伊(Sara Mazrouei)说：我们的研究提供了证据，证明在古生代末期，小行星对地球和月球的撞击速度发生了巨大变化。这意味着，自那以后，我们所处的小行星撞击率相对较高，是2.9亿年前的2.6倍。过去人们一直认为，地球上大部分由小行星撞击形成的古老陨石坑都已被侵蚀和其他地质过程所抹去，但新的研究表明情况并非如此。
博科园-科学科普：加州大学地球科学系副教授丽贝卡·根特(Rebecca Ghent)是这篇论文的共同作者之一，她说：地球上年龄在2.9亿年以上、年龄在6.5亿年以下的大型陨石坑相对罕见，并不是因为我们失去了这些陨石坑，而是因为当时的撞击率比现在低，我们希望，任何对地球和月球的影响历史，以及它可能在地球生命历史中扮演角色的人，都会对此感兴趣。几十年来，科学家们一直试图通过对小行星周围岩石的放射性年代测定来了解小行星撞击地球的速度，以确定它们的年龄。但是，由于人们认为侵蚀导致一些陨石坑消失，因此很难找到准确的撞击率，也很难确定撞击率是否随时间发生了变化。回避这个问题的一种方法是研究月球，它在一段时间内被小行星撞击的比例与地球相同。
世界资源研究所隶属于一个研究小组，该小组利用月球勘测轨道飞行器的数据来研究月球上的陨石坑，这些陨石坑按大小和颜色按年龄划分，以了解地球的撞击史。月球表面主要是年龄小于2.9亿年的蓝色弹坑，这与地球上的坑相一致，表明自那时以来，对地球和月球表面的轰击不断增加。图片：NASA/LRO/USGS/University of Toronto
但是在美国宇航局的月球勘测轨道飞行器(LRO)十年前开始环绕月球并研究其表面之前，没有办法确定月球陨石坑的年龄。美国宇航局戈达德太空飞行中心的LRO项目科学家诺亚·佩特罗说：LRO仪器使科学家们能够及时观察塑造月球的各种力量。利用月球勘测轨道飞行器的数据，研究小组收集了所有月球环形山的年龄列表，这些环形山的年龄都小于10亿年。利用来自月球勘测轨道飞行器(LRO)测量月球表面辐射的辐射计的数据来监测年轻陨石坑退化速度。在月球的夜晚，岩石比称为风化层的细粒土壤辐射出更多热量。这使得科学家能够在热图像中区分岩石和细颗粒。根特之前曾利用这些信息计算出在小行星撞击月球时，月球年轻陨石坑周围的大型岩石喷射到月球表面的速度，这些岩石在数千万年的时间里由于微小陨石的持续降雨而分解成土壤。
确定月球陨石坑的年代。图片：NASA/LRO/University of Southampton/University of Toronto
通过应用这个想法，研究小组能够计算出以前没有日期的月球陨石坑年龄。与地球陨石坑的相似时间轴相比，发现这两个天体记录了相同的小行星撞击历史。位于科罗拉多州博尔德市的西南研究所小行星专家、该论文的另一位合著者威廉伯克说：很明显，在地球最稳定的地区，较老陨石坑较少的原因是，直到2.9亿年前，撞击率一直较低，地球撞击率的答案就在每个人的眼前。撞击率上升的原因尚不清楚，不过研究人员推测，这可能与3亿多年前发生在火星和木星轨道之间主要小行星带的大型碰撞有关。这样的事件可以产生碎片，可以到达太阳系内部。与英国南安普顿大学的地球科学家托马斯·格农合作，发现了强有力证据来支持他们的发现。这些地下管道是一种早已灭绝的火山，呈胡萝卜状伸展在地表以下几公里处，在地球上侵蚀程度最低的地区也发现了这些管道。
月球上年轻的陨石坑(大于10公里，小于10亿年)。图片：Dr. A. Parker, Southwest Research Institute
加拿大地盾上有一些保存最好、研究最好的地形，也有一些研究最好的大型撞击坑。Gernon研究表明，大约6.5亿年前形成的金伯利岩管道并没有受到太大的侵蚀，这表明在稳定地形上比金伯利岩更年轻的大型撞击坑也一定是完好无损。这就是为什么我们知道这些陨石坑代表着一个近乎完整的记录。虽然研究人员并不是第一个提出小行星撞击地球的速度在过去10亿年里一直在波动的人，但他们是第一个从统计学上展示并量化小行星撞击地球速度的人。这些发现还可能对地球上的生命史产生影响，地球上生命史被物种灭绝事件和新物种的快速进化所打断。尽管推动这些事件的力量是复杂的，可能还包括其他地质原因，如大规模火山爆发，再加上生物因素，小行星撞击肯定在这个正在进行的传奇中发挥了作用。问题是，预测到的小行星撞击的变化是否与很久以前地球上发生的事件直接相关。
博科园-科学科普｜研究/来自: 多伦多大学
参考期刊文献:《科学》
DOI:10.1126/science.aar4058
DOI:10.1126/science.aav8480
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