月球表面布滿了撞擊坑，從微小的坑到直徑超過 1000 公里的巨大盆地。這些隕石坑主要形成于大約 40 億年前的晚期重轟炸期，當(dāng)時(shí)太陽系內(nèi)部經(jīng)歷了小行星和彗星撞擊的活躍時(shí)期。

阿波羅 10 號(hào)任務(wù)期間拍攝的毛奇隕石坑。 （美國宇航局）

與地球不同，月球缺乏大氣層和顯著的地質(zhì)活動(dòng)，而地球的地表會(huì)不斷受到風(fēng)化、侵蝕和構(gòu)造活動(dòng)的重塑。因此，這些撞擊特征得以保存數(shù)十億年之久。這些保存完好的隕石坑記錄，記錄了太陽系形成和演化的關(guān)鍵歷史。

在隕石坑形成過程中，大量噴出的月球物質(zhì)達(dá)到了月球的逃逸速度并到達(dá)地球。研究這些巖石有助于我們了解物質(zhì)在兩顆天體之間的運(yùn)動(dòng)方式。

南極上空的月球隕石坑

一組研究人員已將注意力轉(zhuǎn)向這項(xiàng)研究，他們的論文已于近期發(fā)表。這項(xiàng)由何塞·丹尼爾·卡斯特羅-西斯內(nèi)羅斯（Jose Daniel Castro-Cisneros）領(lǐng)導(dǎo)的研究利用比以往研究更完善的計(jì)算機(jī)模型來追蹤月球碎片如何抵達(dá)地球。

該研究使用模擬來檢查更長時(shí)間段內(nèi)的更多起始條件，以更好地估計(jì)有多少月球物質(zhì)到達(dá)地球以及它是否對(duì)近地天體有所貢獻(xiàn)。

研究團(tuán)隊(duì)還希望通過研究月球碎片的軌跡，能夠拼湊出地球撞擊的時(shí)間線，以及它對(duì)生命和地質(zhì)的影響。他們尤其對(duì)像卡莫奧阿萊瓦這樣的天體感興趣，據(jù)信該天體的直徑在36至100米之間，繞地球運(yùn)行，實(shí)際上可能是月球的一部分。

通過使用 REBOUND 模擬程序包追蹤月球粒子長達(dá)十萬年，先前對(duì)月球噴出物的研究得到了改進(jìn)。與之前使用不同階段進(jìn)行研究不同，該團(tuán)隊(duì)使用更真實(shí)的噴出速度分布同時(shí)模擬了地球和月球。

他們每五年記錄一次數(shù)據(jù)，并將碰撞事件定義為噴出物到達(dá)地球表面 100 公里以上，從而更全面地了解物質(zhì)如何從月球轉(zhuǎn)移到地球。

研究小組得出結(jié)論：在月球撞擊之后的10萬年里，地球收集了約22.6%的噴出物質(zhì)，其中一半發(fā)生在最初的1萬年內(nèi)。碰撞率隨時(shí)間呈冪律分布（一種量的變化導(dǎo)致另一個(gè)量也發(fā)生相應(yīng)比例變化的關(guān)系），與這些量的初始大小無關(guān)。

從月球后緣發(fā)射的物質(zhì)與地球碰撞的概率最高，而從月球前緣發(fā)射的物質(zhì)與地球碰撞的概率最低。月球噴出物撞擊地球時(shí)，速度為每秒11.0至13.1公里，主要撞擊在赤道附近（兩極撞擊次數(shù)減少24%）。這些撞擊在早晚時(shí)段幾乎對(duì)稱分布，峰值出現(xiàn)在上午/下午6點(diǎn)左右。

這項(xiàng)研究極大地推進(jìn)了我們對(duì)月球與地球物質(zhì)交換的理解，表明近四分之一的月球撞擊噴出物到達(dá)地球，其中一半在短短 10000 年內(nèi)到達(dá)。

關(guān)于赤道撞擊集中度和月球發(fā)射地點(diǎn)重要性的發(fā)現(xiàn)揭示了這一過程中以前未知的模式。這些結(jié)果增強(qiáng)了我們對(duì)地月系統(tǒng)共同撞擊歷史的理解，同時(shí)支持了像卡莫奧阿萊瓦這樣的物體的月球起源假說。