约8亿年前，一次灾难性的小行星解体可能引发了席卷内太阳系的大规模撞击潮。碎片从木星控制的一处引力门户附近被抛射而出，飞向地球、月球和火星。此次轰击或许能解释月球上的古老撞击坑，并可能促成了地球上的重大气候和生物变化。
研究人员提出，形成尤拉利亚小行星族的母体分裂向地球、月球和火星输送了大量碎片。如果这一联系成立，该事件可能引发了跨越多个世界的地质变化，甚至可能影响了地球的气候和生物圈。
远古撞击与生命历史
“撞击在塑造我们太阳系生命起源和演化过程中所起的作用尚不明确，”威廉·博特克博士说，他是位于科罗拉多州博尔德市的西南研究所（SwRI）太阳系科学与探索部的执行主任。他还负责月球起源与演化中心（CLOE），这是西南研究所在NASA太阳系探索研究虚拟研究所中的团队，也是描述这项研究的论文的主要作者。“月球表面密布的陨石坑提醒我们地球过去曾遭受过大型撞击，但迄今为止，只有6600万年前的希克苏鲁伯撞击事件与对生命的具体影响——即恐龙的大规模灭绝——有着强有力的联系。”
希克苏鲁伯是埋藏在墨西哥尤卡坦半岛下的巨大撞击坑。造成该撞击坑的小行星撞击广泛被认为与导致所有非鸟类恐龙及许多其他物种灭绝的事件有关。
更久远的撞击事件则更难重建。来自6.5亿年前撞击的地质证据非常稀少，因为地球表面不断被改变和循环。
火山制造新的岩石，板块构造重塑大陆和洋底，而风化作用逐渐分解裸露的地貌。这些过程共同抹去或掩埋了许多古老的撞击坑。
为了研究地球历史中这些缺失的篇章，科学家可以研究小行星雨，即来自一次重大碰撞的碎片反复撞击内太阳系行星和卫星的时期。
“这些罕见事件由主小行星带中位置恰当的大型碰撞触发，轰击所有内太阳系世界，”博特克说。“因此，保存在月球静止表面上的证据可以用来推断远古时期地球和火星上发生的事情。”
月球保存着远古撞击记录
与地球不同，月球没有活跃的板块构造、流动的水或足以迅速抹去古老陨石坑的浓厚大气层。因此，其表面充当了一个更加完整的远古撞击档案库。
先前的研究表明，月球在大约8亿年前经历了一次大型撞击的显著增加。这一结论是基于对主要月球陨石坑的估计年龄以及阿波罗任务期间收集的撞击玻璃的年龄得出的。
当撞击产生的热量足以熔化岩石时，就会形成撞击玻璃。熔融物质冷却成玻璃，保留了科学家可用于估算撞击发生时间的化学和年代线索。
尽管月球证据指向了一次撞击激增，研究人员仍需在小行星带中确定一个可能产生这一现象的真实事件。
“我们的宇宙法医团队利用碰撞和动力学模型将这些与尤拉利亚小行星族的形成联系起来，当时一个原始的类似碳质球粒陨石的物体与另一个物体发生了碰撞，”博特克说。“母小行星的位置是关键——它在木星引力3:1平均运动共振的边缘分裂。”
碳质球粒陨石是原始的、富含碳的陨石，含有太阳系中形成的一些最古老的物质。它们还可能含有含水矿物和有机化合物。
木星的引力逃逸通道
博特克描述的轨道区域被称为J3:1共振。在这种配置下，小行星绕太阳公转三圈，而木星刚好完成一圈公转。
来自木星的反复引力推挤会逐渐破坏该区域小行星的稳定性。结果，该共振就像一条逃离主小行星带的通道，将物体推入穿过行星路径的细长轨道。
许多目前在地球附近发现的小行星被认为是通过J3:1区域从小行星带逃逸出来的。
根据模拟，尤拉利亚母体的位置使得这次分裂后果尤为严重。大约一半的碎片几乎立即进入了J3:1共振区。
随后，共振将这些行星碎片散射到整个内太阳系，增加了月球、地球、火星以及可能其他岩石世界上的撞击次数。
轰炸并没有迅速结束。在随后的1亿至1.5亿年里，另有25%的碎片通过雅科夫斯基效应逐渐进入共振区。
雅科夫斯基效应是由热量引起的一种微弱力。小行星吸收阳光，随后以红外辐射的形式释放这些能量。由于热量释放不均匀，它会产生微小的推力，在数百万年的时间里缓慢改变小行星的轨道。
横跨内太阳系的轰炸
模拟显示，尤拉利亚的分裂可以合理解释大约8亿年前月球陨石坑增加的现象。它还表明，这次碰撞可能在整个内太阳系产生了更广泛的影响。
地球受到的撞击远多于月球，因为地球体积更大，引力更强。研究人员估计，每有一个大型物体撞击月球，就有大约二十个相似或更大尺寸的物体撞击地球。
这些撞击的大部分物理证据已从地球表面消失。然而，轰炸的时间与一段广泛冷却和重大生物变化的时期重叠，增加了撞击影响行星环境的可能性。
该研究并未证实小行星轰炸导致了这些变化，但这种巧合为未来的研究提供了一个引人注目的目标。
“鉴于这次轰炸的峰值与一段广泛冷却和生物圈重大转变的时期相重合，人们很容易推测前者导致了后者，”博特克说。“在火星上，这些撞击会引发大规模的地震震动，并且在时间上可以与火山活动的激增联系起来。总之，这展示了主带中某些灾难性碰撞如何可能对类地行星的历史产生深远影响。”