小行星撞擊在地球上名聲不好——這是恐龍標誌性的公關勝利——但實際上是月球承受著居住在我們混亂的鄰域中的傷疤。
這是因為地球擁有一系列力量，可以慢慢磨損撞擊留下的隕石坑。這讓想要更好地瞭解圍繞我們太陽系高速運動的碎片碎塊的科學家感到沮喪。因此，一項新的研究利用坑坑窪窪的月球表面來追蹤物體撞擊我們月球和地球的歷史，發現跡象表明我們周圍的鄰域在大約2.9億年前變得混亂得多。
密歇根州阿爾比恩學院的物理學家尼科爾·澤爾納（Nicolle Zellner）告訴Space.com， “這是一項很酷的研究，它談論了我們動態的太陽系，而且它被髮表出來是件好事。”她沒有參與這項新的研究。“它會讓人思考和測試它，所以這令人興奮。” [月球是如何形成的：5個瘋狂的月球理論]
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地球和月球在太陽系尺度上足夠接近，以至於流浪小行星應該以大致相同的頻率撞擊兩者。（地球可能會以其更強的引力吸引更多的小行星，並且地球可能遭受更多的撞擊，因為其表面積更大——但就每平方英里的撞擊而言，它們應該大致相同。）
科學家們在地球上只識別出大約180個撞擊坑，而月球撞擊坑則有數十萬個。地球透過風雨、海洋和板塊構造抹去它們。“月球非常適合研究隕石坑，”多倫多大學行星科學家薩拉·馬茲魯伊（Sara Mazrouei）告訴Space.com，她在攻讀博士學位期間領導了這項新研究。“一切都留在那裡。”
但是，為了追蹤撞擊歷史，科學家不僅需要識別隕石坑，還需要估計它們的年齡。這在月球上比在地球上困難得多，因為地質學家目前無法直接採集月球隕石坑的樣本。
因此，這項新研究背後的團隊決定採用一種可能令人驚訝的測量方法：附近的岩石在漫長而寒冷的月夜期間保持熱量的程度。這似乎是一個非常隨意的測量。但是，當一個大型撞擊物撞擊月球時，它會挖出一個隕石坑，並將周圍的景觀佈滿來自該物質的巨石。隨著時間的推移，這些岩石受到較小撞擊物的撞擊，這些撞擊物將它們分解成越來越小的岩石，最終變成塵土飛揚的月壤，因此該團隊認為，較老的隕石坑將被更細的岩石包圍，而較新的隕石坑將被較大的岩石包圍。
然後，當景觀從14天的月球白天過渡到14天的月球夜晚時，它的溫度以不同的速率變化。“想法是，大岩石可以在整個夜晚保持熱量，而月壤或沙子會散失熱量，”馬茲魯伊說。“隨著隕石坑變老，它們變得不那麼多岩石。”反過來，它們冷卻得更快。
因此，馬茲魯伊和她的同事查看了美國國家航空航天局月球勘測軌道飛行器上名為Diviner的儀器發回的熱成像資料，該飛行器自2009年以來一直在繞月球執行。該團隊識別出111個已知的不到10億年曆史的隕石坑，分析了它們的熱特徵，並使用月球巨石崩解速度模型估算了它們的年齡。
結果顯示出一個有趣的模式：大約2.9億年前撞擊率激增，當時隕石坑形成率似乎增加了一倍以上。這表明我們太陽系在那時左右發生了重大變化——該團隊提出，也許是小行星帶中的一塊大型太空岩石破碎並漂移到更靠近地球和月球的地方。透過將我們確實瞭解的地球上的隕石坑與他們的結果進行比較，該團隊看到了類似的模式，這表明科學家們已經發現了一個相當有代表性的隕石坑集合，儘管數量很少。
並非所有人都信服。“結果很有趣，但我認為對這些結論的實際支援相當薄弱，”普渡大學行星科學家傑伊·梅洛什（Jay Melosh）告訴Space.com，他沒有參與這項新的研究。特別是，他不認同他們使用的巨石崩解模型——他認為該模型沒有正確考慮到隨著岩石變小，該過程會加速。他也沒有看到足夠的地球隕石坑來支援可靠的統計分析；他擔心他們使用的樣本量太小。[月球：10個令人驚訝的月球事實]
“這並不意味著它是錯誤的，但這也不意味著它是正確的——我們真的不知道，”梅洛什說。“這是一個崇高的嘗試，試圖比資料支援的更進一步。”
澤爾納理解研究月球隕石坑有多麼困難：她研究過撞擊產生的玻璃液滴，這些液滴被阿波羅宇航員收集的樣本帶回地球。阿波羅宇航員。但是，即使使用實驗室技術，對玻璃進行年代測定仍然是一個挑戰，而且樣本都來自月球表面的一小塊區域。軌道飛行器資料使科學家們與月球保持了更遠的距離，但覆蓋了整個月球表面——兩種方法都不是完美的。
“我們正在盡我們所能利用我們現在擁有的東西，”澤爾納說。“這就是科學，對吧？我們提出想法，然後我們找到測試這些想法的方法，這個想法要麼經受住時間的考驗，要麼經受不住。”
所有三位科學家都提供了令人信服的理由，說明為什麼弄清楚月球的撞擊歷史是值得的。當然，首先是出於自身利益的方法：地球隕石坑可能會帶來一些令人不快的副作用。
“每個人都對地球上的隕石坑形成率感興趣，因為我們不想像恐龍那樣滅絕，”梅洛什說。撞擊的災難性後果消滅了當時活著的三分之四的物種，儘管滅絕為我們自己的哺乳動物祖先的繁榮留下了充足的空間。“我們應該感謝我們幸運的隕石，但這對地球上的其他所有生物來說都非常糟糕。”理論認為，充分了解撞擊，我們也許能夠在下一次撞擊來臨時拯救我們自己的生命。
對於澤爾納來說，還有一種更奇特的吸引力：更多地瞭解我們自己的太陽系可能有助於科學家們不僅瞭解我們自己的鄰域，還能瞭解塑造了科學家們不斷發現的外星太陽系的過程。
馬茲魯伊認為這項工作是不同的太陽系天體如何相互啟發的一個例子。她的一位合作者已經在期待BepiColombo 水星探測器任務，該任務配備了一個與現在月球上類似的儀器，將能夠為隕石坑研究增加另一個維度。
地球非常適合居住，但科學家無法從家中拼湊出它的過去。馬茲魯伊說，需要研究月球及其原始的隕石坑表面，才能瞭解我們的星球經歷了什麼。“我們得以解開很多地球的歷史。”
這項新的研究在今天（1月17日）發表在《科學》雜誌上的一篇論文中進行了描述。