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Bombardment history of the Moon constrained by crustal porosity
Nature Geoscience ( IF 18.3 ) Pub Date : 2022-07-07 , DOI: 10.1038/s41561-022-00969-4
Ya Huei Huang , Jason M. Soderblom , David A. Minton , Masatoshi Hirabayashi , H. Jay Melosh

The formation and evolution of the terrestrial planets were shaped by a bombardment of large impactors in a cluttered early Solar System. However, various surface processes degrade impact craters, and the early impact history of the Moon and the ages of its ancient impact basins remain uncertain. Here we show that the porosity of the lunar crust, generated by the cumulative crustal processing of impacts, can be used to determine the Moon’s bombardment history. We use a numerical model constrained by gravity data to simulate the generation of porosity by basin-forming impacts and the subsequent removal by smaller impacts and overburden pressure. We find that, instead of steadily increasing over the history of the Moon, lunar crustal porosity was largely generated early in lunar evolution when most basins formed and, on average, has decreased after that time. Using the Moon as a proxy for the terrestrial planets, we find that the terrestrial planets experienced periods of high crustal porosity early in their evolution. Our modelled porosities also provide an independent constraint on the chronological sequence of basin-forming impacts. Our results suggest that the inner solar system was subject to double the number of smaller impacts producing craters exceeding 20 km in diameter than has been previously estimated from traditional crater-counting analyses, whereas the bombardment record for the lunar basins (>200 km in diameter) is complete. This implies a limited late delivery of volatiles and siderophile elements to the terrestrial planets by impactors.



中文翻译:

受地壳孔隙度限制的月球轰炸历史

类地行星的形成和演化是由在杂乱的早期太阳系中大型撞击器的轰击形成的。然而,各种表面过程使撞击坑退化,月球的早期撞击历史及其古老撞击盆地的年龄仍然不确定。在这里,我们展示了由撞击的累积地壳处理产生的月壳孔隙率,可用于确定月球的轰击历史。我们使用受重力数据约束的数值模型来模拟由盆地形成影响产生的孔隙度以及随后通过较小的影响和覆盖压力的去除。我们发现,月球地壳孔隙度不是在月球历史上稳步增加,而是主要在月球演化早期产生,当时大多数盆地形成,平均而言,在那之后已经减少了。使用月球作为类地行星的代表,我们发现类地行星在其演化的早期经历了高地壳孔隙度的时期。我们模拟的孔隙度也为盆地形成影响的时间顺序提供了独立的约束。我们的研究结果表明,太阳系内部受到的较小撞击产生的直径超过 20 公里的陨石坑数量是之前通过传统陨石坑计数分析估计的数量的两倍,而月球盆地(直径超过 200 公里)的轰击记录) 已经完成。这意味着通过撞击器将挥发物和嗜铁元素有限地延迟传递到类地行星。我们发现,类地行星在演化的早期经历了地壳高孔隙度的时期。我们模拟的孔隙度也为盆地形成影响的时间顺序提供了独立的约束。我们的研究结果表明,太阳系内部受到的较小撞击产生的直径超过 20 公里的陨石坑数量是之前通过传统陨石坑计数分析估计的数量的两倍,而月球盆地(直径超过 200 公里)的轰击记录) 已经完成。这意味着通过撞击器将挥发物和嗜铁元素有限地延迟传递到类地行星。我们发现,类地行星在演化的早期经历了地壳高孔隙度的时期。我们模拟的孔隙度也为盆地形成影响的时间顺序提供了独立的约束。我们的研究结果表明,太阳系内部受到的较小撞击产生的直径超过 20 公里的陨石坑数量是之前通过传统陨石坑计数分析估计的数量的两倍,而月球盆地(直径超过 200 公里)的轰击记录) 已经完成。这意味着通过撞击器将挥发物和嗜铁元素有限地延迟传递到类地行星。我们的研究结果表明,太阳系内部受到的较小撞击产生的直径超过 20 公里的陨石坑数量是之前通过传统陨石坑计数分析估计的数量的两倍,而月球盆地(直径超过 200 公里)的轰击记录) 已经完成。这意味着通过撞击器将挥发物和嗜铁元素有限地延迟传递到类地行星。我们的研究结果表明,太阳系内部受到的较小撞击产生的直径超过 20 公里的陨石坑数量是之前通过传统陨石坑计数分析估计的数量的两倍,而月球盆地(直径超过 200 公里)的轰击记录) 已经完成。这意味着通过撞击器将挥发物和嗜铁元素有限地延迟传递到类地行星。

更新日期:2022-07-07
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