天文|《自然·天文》这薄薄数米的月壤之中，记录着太阳系45亿年的历史( 三 )
相比于大撞击体 ， 小撞击体变多了
都是“太阳”惹的祸
这小天体们好端端地飞着飞着 ， 为啥突然队伍结构就变了？是巨行星的扰动给内太阳系带来了更多小个头的小天体吗？那倒不是 ， 因为巨行星的带货能力是一视同仁 ， 不分大小的 。
但太阳系中还“隐藏”着一股“微弱”的力量 ， 在经年累月地“针对”小个头的小天体们 ， 那就是——阳光 。
小行星在自转过程中 ， 表面被阳光照射的时候会吸收热量 ， 不被阳光照射的时候又会辐射出之前吸收的热量 ， 这一进一出的过程中会产生一个微小的“推力” ， 让顺行的小行星不断远离太阳 ， 让逆行的小行星不断靠近太阳 。 小行星表面受到的阳光辐射变化还会产生一个热转矩 ， 改变小行星的自转速率和倾角 。 这两种暗涌的力量合称为“雅科夫斯基-YORP效应” ， 对直径小于30-40公里的小天体才开始起作用 ， 而且作用效果与天体尺寸成反比 ， 也就是说：对个头越小的小天体 ， 效果越显著 。
雅科夫斯基（Yarkovsky）效应让小行星不断靠近或者远离太阳 ， YOPP效应会缓慢改变小行星的自转速率和倾角
图片来源：参考文献[7]
当然 ， 阳光的这种“推力”其实是非常微小的 ， 短期来看可以说是不值一提 ， 但架不住经年累月、数百万年甚至数亿年的积累呀 。
想象一下 ， 当一群小行星个头都还挺大的时候 ， 阳光还无能为力；而随着小行星的自然演化 ， 个头不再吸积增长 ， 只会随着随机碰撞而不断碎裂变小……那么渐渐地 ， 阳光就会接管其中那些小型小行星的轨道和命运——个头越小的小行星 ， 受到的扰动越大 ， 于是自然而然地 ， 地月系统遭遇的小撞击体就变多了 。
大动荡：早还是晚？
通过分析阿波罗任务带回的月球样品 ， 行星科学家们早已发现 ， 月球在大约39亿年前似乎频繁遭受了各种小天体的撞击——这就是月球历史上著名的“后期重度轰击”（Late Heavy Bombardment ， 简称LHB）事件 。 当然 ， 如果月球经历过如此暴虐的时期 ， 那至少整个内太阳系也不能幸免 ， 只能有难同当 。
然而 ， 如何解读后期重度轰击事件 ， 科学界却有着旷日持久的争议：
1）一方认为 ， 月球在约39亿年前经历了一波突然、短促而剧烈的小天体撞击 。
2）另一方认为 ， 月球自约45亿年前诞生以来受到的撞击一直在稳步减少 ， 直到如今 。 39亿年前确实有过猛烈撞击 ， 但这不过是太阳系从猛烈碰撞逐渐转向宁静过程中的余晖罢了 ， 而阿波罗样品中发现的39亿年前的撞击“尖峰” ， 或许只是因为采样偏差或者其他原因 ， 但总之 ， 那个短暂的撞击“尖峰”实际上并不存在 。
月球在39亿年前真的存在过撞击“尖峰”吗？
图片来源：参考文献[8]
而这两种针锋相对的观点又与如何推算太阳系早期的巨行星迁移时机有着不可分割的连锁关系 。 目前的研究认为 ， 如果太阳系早期真的发生过巨行星引起的大动荡 ， 这种动荡发生的时间和LHB之间可以建立起两种可能的关系：
1）巨行星的迁移发生在太阳系形成的后期（约39亿年前） ， 那么在原本区趋于稳定的太阳系中突然产生的大动荡 ， 刚好可以对应39亿年前的月球上突发、短暂而剧烈的密集撞击期 。
2）巨行星的迁移发生在太阳系形成的早期（约45亿年前） ， 那么在还不稳定的太阳系早期进一步发生的巨行星迁移 ， 产生的影响就不会看上去太过突然和“违和” ， 刚好可以对应月球自45亿年前诞生以来受到的撞击一直在稳步减少的观点 。
另一方面 ， 根据目前的动力学模拟 ， 动荡发生的时间对之后小天体的大小频率分布又会有着巨大而长远的影响[9] 。 而随着小行星不可避免地撞击碎裂变小 ， 这些影响最终会传递给更小的撞击体 ， 进而影响到月壤的增厚速率 。
如果巨行星引起的大动荡发生于太阳系形成的早期（约45亿年前） ， 那么撞上月球的残余星子（太阳系形成之初原行星盘和碎屑盘中吸积形成的原始天体）和小行星数量都会从45亿年前开始逐渐减少 ， 直至约36亿年前 ， 主要撞击体从残余星子变为小行星 ， 同时小行星的数目趋于稳定 ， 这个过渡期和月壤增速发生变化的时期（约35亿年前）高度吻合 。
大动荡发生的时间对形成月球撞击坑的肇事小天体大小频率的影响 。 关于月幔的高度亲铁元素（HSE） ， 详见：《自然》杂志：月壳幔缺“铁”之谜 ， 有了新解释！（文章链接：https://mp.weixin.qq.com/s/ppfUfoVUuhOe2ZxnZfT4cA）
图片来源：修改自参考文献[9]
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