25.晚期重轰击

定 义：大约39亿年前，太阳系可能经历过严重的受撞击时期。

发现历史：1974年月球的撞击熔化分析提供了撞击的证据。

关键突破：2005年提出的行星迁移模型为撞击频率的急剧上升给出了最具合理性的解释。

重要意义：晚期重轰击是确定整个太阳系行星地表年代的关键。

 

大约39亿年前，内太阳系的行星遭到来自外太阳系物质的撞击。对此，行星科学家们一致认同。但是，晚期重轰击真的发生过吗？

太阳系中每一个固态天体的表面都能发现或大或小的撞击坑，这些坑的存在证明了行星曾不断受到太空碎片的撞击。如今，撞击仍在发生，但频率相对较低且平稳，而足以形成陨石坑的撞击已经非常罕见了，但是在过去，撞击要频繁得多。

此外，陨石坑的记录为确定行星地表年代提供了一个重要的参照。因为撞击的频率很稳定或在缓慢降低，并且撞击发生的地点事实上是随机的，科学家会根据一个地区陨石坑的数量来测定年代；同时，由于受撞击区域的地表会被持续冲刷和重造，所以科学家也会以此来判断其形成的相对年代。另一个重要的方法是识别喷射物，即识别在撞击过程中汽化并覆盖到临近地表上的片状或线状的物质。显然，任何被喷射物覆盖的地层都出现在撞击之前，而能改变喷射物的事件都发生在这之后。

遗憾的是，除此之外仍有许多因素会使情况变得复杂。例如，哪些因素会影响太阳系不同地区或不同时期的撞击频率？大多数用来确定年代的事件（绝对的，不是相对的）都来自我们的卫星——月球。

月球记录

月球是研究陨石坑记录的最佳场所，因为很长时间以来，它的地质活动都非常不活跃。此外，月球没有大气层，这意味着它表面的陨石坑在数百万年内保持着原始状态，除非它们被后来的撞击覆盖。但最重要的是，月球在我们能触及的范围内，且已有12名宇航员在1969―1972年间造访了月表，他们带回的岩石样本成了我们研究太阳系历史的重要支撑。

阿波罗号的登陆点选择了分散在月球正面的6个地点，每个地点都是出于其地质意义而选定的。出于安全方面的考虑，坑坑洼洼的月球高地中央无法登陆，但是在高地外侧、月海、靠近山脉的地区以及与撞击盆地的形成有关的喷射覆盖层附近都有登陆点。

科学家们对月球岩石进行了仔细分析，使用辐射定年等技术确定它们的具体年代。例如，分析显示，大多数形成月海的玄武岩熔岩是在35亿 ~ 30亿年前从月表下喷发而出的，这意味着被它们覆盖的大型撞击盆地肯定是在此之前形成的。

20世纪70年代中期，加州理工学院的一群科学家在测定月球各种冲击熔岩（形成大型盆地时受撞击熔化并再次凝固的岩石）的年代时注意到了一个显著特征：月球上相距甚远的十几个不同的撞击盆地的岩石样本都是在39亿 ~ 38亿年前一个相对较短的时期内结晶出来的。加州理工学院的研究小组提出，这是“月球末日灾难”的证据——撞击的规模和强度的短暂上升被现在的人称为“晚期重轰击”。

2009年，奥列格·艾布拉莫夫（Oleg Abramov）和史蒂文·莫吉兹（Steven J. Mojzis）模拟了晚期重轰击对地球的影响，并绘制了这张地表下4千米（2.5英里）的温度峰值图。尽管几次大型撞击的温度都超过了1 000℃（1 800℉），但地表其余部分的温度却出人意料的 适中。图中蓝色部分表示温度低于110 ℃（230℉）的区域。

“行星V理论假设太阳系原本还存在第五颗岩石行星，它比火星小，在火星和小行星带之间的某个轨道上运行。”

疑惑与成因

撞击的证据被广泛接受，但并非所有人的解释都是一致的。一些怀疑论者认为，这些冲击熔岩的样本并不像看上去的那样相互独立。尽管分布广泛，但它们几乎都来自于同一次大规模撞击，这次撞击形成了1 300千米宽（800英里）的寒武纪盆地。另一些人认为，这种记录本身存在误导，因为随后的撞击会破坏早期撞击存在过的证据。如果该观点无误的话，那么在38亿年前的最后一次重大撞击中的撞击频率就是稳步下降，而不是急剧上升了。

目前唯一能确凿证明晚期重轰击发生过的方法是让人类或探测机器人回到月球，并从更广泛的地点收集岩石样本；然而，这一问题的许多疑虑都归因于缺乏合理的机制来解释这场突如其来的灾难性事件。

直到最近，一种模棱两可的解释认为，重轰击在某种程度上像是一场突发的清理行动，在这场轰击中未形成行星的碎片和星子被迅速地吸收了。幸运的是，在2005年，尼斯天文台的天文学家们提出了一种更详细的替代假说，他们将撞击归因于外太阳系的行星迁移，并认为大多数撞击天体是来自原始柯伊伯带的冰质天体。如果正确的话，这一理论将对整个太阳系产生重要影响：因为它意味着晚期重轰击应该会同时影响几乎每一颗行星和卫星。

还有另一种解释，这种解释与尼斯模型惊人地相似，但却是由NASA科学家约翰·钱伯斯（John Chambers）和杰克·利索尔（Jack Lissauer）于2002年在尼斯模型之前提出。这个行星V理论假设太阳系原本还存在第五颗岩石行星，它比火星小，在火星和小行星带之间的某个轨道上运行。

最初，这颗行星轨道稳定，但大约5亿年后，与内太阳系行星的相互作用破坏了它的稳定，导致它撞入小行星带，产生了严重的后果。行星V假说没有像尼斯模型那样回答更多的问题，但这两种产生于不同情境中的不同撞击性质究竟哪一种才是正确的，还是交由未来的月球或行星任务去证实吧。

偏振光线穿过球粒陨石的薄切面显示出对比颜色，有助于识别其中的各个陨石球粒。这些小碎片在太阳系初期合并形成一块岩石，并在之后的4.5亿年间保持不变。