图:阿波罗17号带回来的月球玄武岩
首先,这些区域充斥着大量的玄武岩,而玄武岩也是月海看起来阴暗的原因所在,因为这种岩石较黑。
但是,玄武岩的密度较大,如果月球和地球形成有相似的过程的话,那么早期熔融状态下的月球会和地球一样,把这些较重的玄武岩下沉到100-400公里的地方,而不是滞留在表面。
其次,月球的样本大多都是月球表层物质和深层物质混合组成的,一颗星球正常演变的情况下,这种事情基本不会发生。
另外,还有最奇怪的一点,这些岩石的年代集中在41到38亿年前。
一些研究人员根据这几点,给出了一个解释,那就是月球曾经受到过猛烈的撞击,导致较深处的玄武岩裸露出来,有些撞击过于猛烈,以至于把更深层的物质也带到了地面,而发生的时间是在41到38亿年前。
图:月球灾难期间(上)和现在的月球(下)对比
有些人用“月球灾难”来形容这段时间,而月海的形成也有了全新的解释——陨石撞击。
但是,随着人们对太阳系其它天体的观察发现,这个时间段并不是只有月球受到猛烈的陨石撞击。
太阳系内包括比较容易观测的水星、火星都有类似的情况,虽然地球看起来没有,但其实也发生了。
地球现在很难找到这些陨石撞击痕迹,是因为地球活跃的风化活动和板块活动早已抚平了这些“疤痕”。
不过,通过研究那些毫米和厘米级的岩石液滴层,确实可以看到地球同样在41到38亿年前,发生了猛烈的撞击。
现在,这个时期被称为“后期重轰炸期”,指的是41到38亿年前的太阳系突然就不稳定了,陨石或者小行星经常性地随意袭击太阳系内部天体。
图:理论上地球的陨石坑情况
科学家根据地球的体积,以及月球、火星、水星的标准,推测在后期重轰炸期,地球至少应该出现过5个以上直径大于5000公里的撞击陨石坑,40个以上直径大于1000公里的,以及22000个以上直径大于20公里的。
要知道导致恐龙灭绝的小行星撞击,它只在墨西哥尤卡坦半岛附近留下了一个直径180公里的陨石坑。
很难想象当时的地球会经历什么,而且有一些研究人员指出,这个阶段可能只持续了2000万年,对于地质时间来说,算是在较短的时间内受到强烈的撞击了。
图:绿色轨道是木星并以此类推,a-早期配置,b-轨道迁移,c-小行星喷射后
那么,是什么导致这样的事件发生的呢?
关于造成这一事件的原因,有很多解释,其中包括巨行星的迁移,在太阳系的早期,太阳系外部的气态巨行星轨道并不是稳定运行的,例如木星和土星两者存在交叉轨道,这导致一些天体失控,最终撞击内部的岩石行星。
另外,也有人认为这个时段太阳系内部存在第五颗岩石行星——Planet V,这颗行星的质量不到火星的一半。
Planet V可能就是太阳系的产物,它绕着火星和小行星带运行,但这颗行星受到其它行星的扰动,最终导致轨道不稳定,带着小行星带的一些小行星一起袭击了其它天体。
当然,现在没有找到那颗行星被Planet V撞击的直接证据,它可能最终坠入太阳了。
还有其它一些有趣的假设,但都只是假设,现在关于后期重轰炸期形成的原因,还都缺乏直接证据。