撰文：ROBIN GEORGE ANDREWS
通过望远镜观察月球，可以看到月球表面许多保存完好的陨石坑和黑暗的熔岩平原。
摄影： BABAK TAFRESHI, NAT GEO IMAGE COLLECTION
46亿年前，太阳系形成后不久，一枚抛射物撞击了月球，形成了一个月1000千米宽的盆地，也就是克里西姆盆地（Crisium basin）。没有人确切知道这次撞击是何时发生的，但几十年来，科学家们一直在努力解开这个谜团，这也牵扯出了一场更大的辩论，即在它们的早期历史中，月球和地球是否经历了一段疯狂的流星撞击时期。
现在，科学家们在搜索该地区时发现，盆地内的一个陨石坑似乎含有原始的撞击熔岩，这是一种火山岩，它就像一个权威的地质时钟。如果未来的宇航员或探测器能够获得样本并梳理出其年龄，可能有助于揭示地球首次出现生命的原始时期，到底发生了什么。此外，这一发现还带来了一个有趣的谜团：盆地上还有一个华盛顿特区大小的地质泡（geologic blister），这在太阳系中从未见过。该团队在即将发表于《地球物理研究杂志:行星》的一篇论文中指出，可能是罕见的地下岩浆活动导致了火山块的膨胀和破裂而后形成了这一地质结构，研究人员目前还无法解释这种现象。
我完全被它搞糊涂了。圣母大学(University of Notre Dame)月球地质学专家Clive Neal说道。
确定后期重轰炸日期
我们之前的地球撞击记录是不完整的，很大程度上是因为环境风化和板块构造的不断变动抹去了相关证据。相比之下，没有空气且不活跃的月球则保存了数十亿年来大量堆叠起来的陨石坑。通过这种方式，我们的轨道卫星间接记录了地球过去的撞击事件。
对试图理解生命起源的研究人员来说，知晓地球在初期发生了什么很重要。虽然科学家们对已知最古老化石的年龄仍旧争论不休，但很多化石都可以追溯到35亿至42.8亿年前。一个令人困惑的巧合是，这恰好是地球诞生初期被太阳系形成的残片抛出的时候，来自月球的证据可以表明这一点。
阿波罗登月计划和前苏联的几次机器人探月任务从月球盆地和附近的大型陨石坑带回了岩石样本，研究人员利用这些样本确定了各种撞击事件的日期。其中许多岩石的形成年代都集中在38亿年到40亿年之间，表明这是本就颇多的月球撞击事件的巅峰期。这个2亿年之久的窗口期被称为后期重轰炸（Late Heavy Bombardment）。
然而，就在最近，许多盆地的年代受到了质疑。这些月球样品中，有若干来源尚不清楚，目前认为有几个是从某些盆地喷发出来，后被扔到了其他盆地中，这样一来，科学家就有可能做出误判。如果像阿波罗时代的样本所显示的那样，在39亿年前有过一次高峰，那就很难解释为什么在太阳系形成之后会有一个近7亿年的平静期。北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University)的行星科学家Paul Byrne表示:鉴于后期重轰炸理论现在越来越站不住脚，我们必须确定那些大型的月球撞击事件是否真的在大约同一时期出现，这一点至关重要。Byrne没有参与这项研究。
目前只有一个盆地，也就是雨海盆地（Imbrium basin），普遍认为是39亿年前形成的，科罗拉多州博尔德西南研究所的行星科学家和小行星专家Bill Bottke说道。我们必须从撞击熔岩中获取更多信息，更加精确地确定盆地年龄，才能确定撞击高峰期是否真的出现过。这就轮到克里西姆盆地登场了。
危海
著名月球科学家Paul Spudis在去世前一年发表了一篇论文，提出克里西姆盆地上存在原始撞击熔岩的碎片，所以 Moriarty和同事决定利用月球轨道卫星的数据试着找到这些碎片。确定了最纯的撞击熔岩富含镁后，他们仔细研究了盆地中镁元素的独特光谱特征。
形成克里西姆盆地的最初撞击力量十分强大，它产生了厚达15千米的熔岩。然而，不巧的是，大约36亿年前，火山喷发产生的大量岩浆开始涌入盆地，形成了一个广阔的火山海，被称为危海（Mare Crisium），它掩盖了大部分的原始撞击熔岩。
幸运的是，先前的月球绘图工作表明，这种情况下岩石岛屿与岩浆盆地可以共同存在，形成熔岩原孤丘（Kīpukas）。熔岩原孤丘在地球和月球都有发现，它本质上是熔岩流包围的一块地，研究小组认为，这些地方可能是克里西姆盆地撞击熔岩暴露的地方。
随着团队对该地区的深入调查，一座熔岩原孤丘逐渐醒目了起来。这一熔岩原孤丘与华盛顿特区差不多大小，呈隆起状态，像蛋壳一样裂开，未被被任何其他地貌包围。
再细看，这座原孤丘上还有一个小的陨石坑，这表明它主要是由凝固火山岩构成的。研究小组推断，可能是地下的某种火山活动将它推了上来。但就目前而言，它的成因仍未解开。尽管其上发现了一些撞击熔岩，但岩石已经严重变形，所以研究小组不得不继续寻找更好的窗口来了解月球的撞击历史。
凝固火山丘
幸运的是，他们在克里西姆盆地内35千米宽的耶基斯陨石坑（Yerkes Crater）中发现了富镁特征。这次撞击的威力足以形成所谓的中央山峰，它由像液体一样流动的岩屑构成，然后凝固成火山口中央的一个火山丘。其光谱指纹表明，这个火山丘能够让大量的克里西姆盆地撞击熔岩远离熔岩海，而熔岩海最终会淹没盆地的底部。
Neal表示，这种撞击熔岩有可能来自耶基斯自己的地层，而不是形成克里西姆盆地的那个更大的地层。但如果研究小组的结论是正确的，那么在耶基斯的任务可能会明确地告诉我们第二个月球盆地的年龄。如果它像雨海盆地一样，有39亿年的历史，那就支持了古代流星撞击高峰期的观点。然而，如果它的年龄更大，那就意味着随着时间的推移，大型撞击事件会更加分散。
如果流星暴雨更为分散，地球上只有部分地区会变成生物荒原。但是，美国宇航局戈达德太空飞行中心的月球地质学家Dan Moriarty表示，集中的高峰撞击可能已经完全融化了地壳，使得大气中充满了硅酸盐蒸汽。如果这发生在生命最初出现的时候，那么地球上确实存在着非凡的生物，他说道。
因此，虽然这次调查的结果提供了一些见解，但在我们探访克里西姆和月球上的其他盆地之前，太阳系诞生初期仍会是个谜。
（译者：陌上花开）
来源：国家地理中文网（官V）
