Ett internationellt team av forskare utmanar vår förståelse av en del av jordens historia genom att titta på månen, den mest kompletta och lättillgängliga krönikan av asteroidkollisioner som ristade vårt solsystem.

I en studie publicerad idag i Vetenskap , teamet visar att antalet asteroidnedslag på månen och jorden ökat med två till tre gånger med början för cirka 290 miljoner år sedan.

"Vår forskning ger bevis för en dramatisk förändring i hastigheten för asteroidnedslag på både jorden och månen som inträffade runt slutet av paleozoikumtiden, sa huvudförfattaren Sara Mazrouei, som nyligen tog sin doktorsexamen. vid Institutionen för geovetenskaper vid fakulteten för konst och naturvetenskap vid University of Toronto (U of T). "Konsekvensen är att vi sedan dess har varit inne i en period med relativt hög hastighet av asteroidnedslag som är 2,6 gånger högre än den var före 290 miljoner år sedan."

Det hade tidigare antagits att de flesta av jordens äldre kratrar som producerats av asteroidnedslag har raderats av erosion och andra geologiska processer. Men den nya forskningen visar något annat.

"Den relativa sällsyntheten av stora kratrar på jorden äldre än 290 miljoner år och yngre än 650 miljoner år beror inte på att vi förlorade kratrarna, men eftersom påverkansgraden under den tiden var lägre än den är nu, sa Rebecca Ghent, en docent vid U of T:s institution för geovetenskaper och en av tidningens medförfattare. "Vi förväntar oss att detta kommer att vara av intresse för alla som är intresserade av inverkanshistorien för både jorden och månen, och vilken roll det kan ha spelat i livets historia på jorden."

Forskare har i decennier försökt förstå hur snabbt asteroider träffar jorden genom att använda radiometrisk datering av stenarna runt dem för att bestämma deras ålder. Men eftersom man trodde att erosion fick några kratrar att försvinna, det var svårt att hitta en exakt påverkan och avgöra om den hade förändrats över tiden.

Ett sätt att kringgå detta problem är att undersöka månen, som träffas av asteroider i samma proportioner över tid som jorden. Men det fanns inget sätt att avgöra månkratrarnas åldrar förrän NASA:s Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) började cirkla runt månen för ett decennium sedan och studera dess yta.

"LRO:s instrument har gjort det möjligt för forskare att titta tillbaka i tiden på krafterna som formade månen, sa Noah Petro, en LRO-projektforskare baserad på NASA Goddard Space Flight Center.

Med hjälp av LRO-data, teamet kunde sammanställa en lista över åldrar för alla månkratrar yngre än ungefär en miljard år. De gjorde detta genom att använda data från LRO:s Diviner-instrument, en radiometer som mäter värmen som strålar ut från månens yta, för att övervaka nedbrytningshastigheten för unga kratrar.

Under månnatten, stenar utstrålar mycket mer värme än finkornig jord som kallas regolit. Detta gör det möjligt för forskare att skilja stenar från fina partiklar i värmebilder. Gent hade tidigare använt denna information för att beräkna hastigheten med vilken stora stenar runt Månens unga kratrar – som skjuts ut på ytan under asteroidnedslag – bryts ner i jord som ett resultat av ett konstant regn av små meteoriter under tiotals miljoner år. Genom att tillämpa denna idé, teamet kunde beräkna åldrar för tidigare odaterade månkratrar.

Jämfört med en liknande tidslinje för jordens kratrar, de fann att de två kropparna hade registrerat samma historia av asteroidbombardement.

"Det blev tydligt att anledningen till att jorden har färre äldre kratrar i sina mest stabila regioner är att nedslagshastigheten var lägre fram till för cirka 290 miljoner år sedan, sade William Bottke, en asteroidexpert vid Southwest Research Institute i Boulder, Colorado och en annan av tidningens medförfattare. "Svaret på jordens påverkan var att stirra alla rakt i ansiktet."

Orsaken till hoppningen i slaghastigheten är okänd, även om forskarna spekulerar att det kan vara relaterat till stora kollisioner som ägde rum för mer än 300 miljoner år sedan i det huvudsakliga asteroidbältet mellan Mars och Jupiters banor. Sådana händelser kan skapa skräp som kan nå det inre solsystemet.

Gent och hennes kollegor hittade starka stödjande bevis för sina fynd genom ett samarbete med Thomas Gernon, en jordforskare baserad vid University of Southampton i England som arbetar på ett markbundet särdrag som kallas kimberlitrör. Dessa underjordiska rör är länge utdöda vulkaner som sträcker sig, i form av morot, ett par kilometer under ytan, och finns på några av de minst eroderade områdena på jorden på samma platser som bevarade nedslagskratrar finns.

"Den kanadensiska skölden är värd för några av de bäst bevarade och bäst studerade av denna terräng - och även några av de bäst studerade stora nedslagskratrarna, sa Mazrouei.

Gernon visade att kimberlitrör som bildats sedan cirka 650 miljoner år tillbaka inte hade upplevt mycket erosion, vilket tyder på att de stora nedslagskratrarna som är yngre än så i stabil terräng också måste vara intakta.

"Det här är hur vi vet att de kratrarna representerar ett nästan komplett rekord, sa Gent.

Även om forskarna inte var de första som föreslog att hastigheten av asteroidangrepp på jorden har fluktuerat under de senaste miljarderna åren, de är de första som visar det statistiskt och att kvantifiera kursen.

"Fynden kan också ha implikationer för historien om livet på jorden, som präglas av utrotningshändelser och snabb utveckling av nya arter, ", sade Gent. "Även om krafterna som driver dessa händelser är komplicerade och kan inkludera andra geologiska orsaker, som stora vulkanutbrott, kombinerat med biologiska faktorer, asteroidnedslag har säkert spelat en roll i denna pågående saga.

"The question is whether the predicted change in asteroid impacts can be directly linked to events that occurred long ago on Earth."

The findings are described in the study "Earth and Moon impact flux increased at the end of the Paleozoic", publiceras i Vetenskap .