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撞击坑 地球近几亿年遭受更频繁小行星撞击 行星与地球会撞出什么火花？( 二 )

月球 小行星 陨石坑 撞击坑


但无论如何 ， 有一点是大家公认的：内太阳系近10亿年受到的小天体撞击频率远小于三四十亿年前的时候 ， 而且近10亿年里受到的撞击频率较为稳定 ， 没有很大变化——这也是科学家们用来建立地月撞击历史的一个基本假设 。
来自地球的矛盾：我不一样 ， 是被“抹掉”了么？
然而 ， 地球上目前确认的陨石坑年龄分布并不符合这个基本假设：地球上目前确认的80个直径大于10公里的陨石坑里 ， 形成于近3亿年的有近50个 ， 而形成于3-10亿年前这一时期内的陨石坑只有约20个 。 似乎 ， 近3亿年的小天体撞击在近10亿年这个时间段里特别多？当然不能这么草率地下结论啦 。 更加容易被接受的解释是：越古老的撞击坑经历了越多越久的侵蚀作用 ， 也就越容易被“抹掉” ， 所以越古老的陨石坑留下的数目越少 ， 这再正常不过了 。
所以我们如何才能知道是地球上3-10亿年前这段时间里的撞击坑（也就是小天体撞击）确实少 ， 还是被抹掉了呢？
唯一可以作证的 ， 还是月球 。 如果可以把月球上近10亿年里形成的大小相当的撞击坑做一个同样的对比 ， 不就知道到底是哪种了么？但问题是 ， 一个地球上的撞击坑形成于什么时候 ， 可以通过采集这个撞击坑对应的撞击熔融物 ， 通过放射性定年来精确知道 。 但月球呢？很遗憾 ， 虽然阿波罗任务带回了一些月球样本 ， 但这只能帮助我们了解月球上少数几个区域的年龄 ， 至于某个特定撞击坑的年龄——我们目前还无法直接且精确地测量…
如何知道一个月球撞击坑的年龄？
在无法使用同位素定年方法的情况下 ， 粗略估计一个撞击坑的形成时间行不行呢？答案是可以的 。 月球这种几乎没有大气层和地质侵蚀的天体呐 ， 就像一个天然的博物馆——近30亿年来的小天体撞击留下的撞击坑 ， 大部分都被保留了下来 ， 这些撞击坑为我们判断年龄提供了一个天然的标尺 。
一个区域里的撞击坑数目越多（密度越高） ， 说明这个区域越古老 。 那么同样的道理 ， 一个已经形成的撞击坑周围 ， 进一步覆盖的撞击坑数目越多（密度越高） ， 就说明这撞击坑形成的时间越古老 。
月球上的（左）阿里斯塔克斯撞击坑和（右）第谷撞击坑周围的连续溅射毯（也就是被撞击溅射物覆盖的主要区域）上的撞击坑密度对比 ， 表明前者比后者要古老 。
除了撞击坑周围更年轻的撞击坑数目的多少之外 ， 撞击坑周围的石块多少也是一个标志着撞击坑形成年龄的显著标尺 。 一个足够大的撞击坑会击穿月壤 ， 撞入更深的基岩 ， 这时就会挖掘和溅射出粗糙的石块 。 也就是说 ， 一个刚形成不久的（足够大的）撞击坑 ， 周围会有很多石块 ， 而随着时间流逝 ， 这些石块慢慢破碎 ， 进而消失 ， 10亿年以上的撞击坑周围几乎不会有石块——简而言之 ， 一个撞击坑周围的石块越多 ， 表明这个撞击坑越年轻 。
月球静海中两个大小都是约500米的撞击坑 ， 左边的周围几乎没有石块 ， 右边的周围有很多小石块 ， 说明右边的撞击坑形成的时间更晚 。
好的 ， 所以把这些撞击坑或者石块都数出来就能推测原本的撞击坑的年龄了！但…这也工作量太大了一点吧…有没有更便捷的方法呢？还真有 。 石块的多少 ， 还对应了这块区域的热辐射强度：石块多的地方 ， 热惯量更大 ， 而石块少的地方（也就是月球表面的细腻月壤）热惯量则小得多 。 热惯量大的 ， 温度变化会小一些 ， 于是到了晚上会更容易保持白天的温度 。 也就是说：石块多的区域 ， 夜间会比周围石块少的月壤区域温度高 。
发射于2009年的月球勘测轨道飞行器LRO携带了一个热辐射计Diviner ， 用它的热红外通道数据就可以计算月球表面各个区域的夜间温度 。
月球勘测轨道飞行器LRO示意图 。然后通过夜间温度可以计算这个区域的石块所占的百分比（RA） 。
月球上Giordano Bruno和Byrgius A撞击坑通过Diviner计算的石块百分比RA 。
石块越多的撞击坑 ， 年龄越小 ， Mazrouei和她的同事们就是通过这个方法确定了月球上111个形成于10亿年以内、直径10公里以上的撞击坑的年龄 。
月球上的撞击频率确实增大了
在这111个撞击坑里 ， 56个形成于近2.9亿年内 ， 而2.9-10亿年前这7亿年里只有53个撞击坑——平均到相同的时间间隔里的话 ， 相当于近2.9亿年里月球上的撞击坑频率是之前7亿年里的2.6倍 。
月球上10公里以上的年轻撞击坑的（左）年龄分布和（右）密度对比 。

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