後期重爆撃期
この仮説は火星より少し外側で小惑星帯よりやや内側の領域にかつて惑星が存在していたと仮定するものである。太陽系第四惑星たる火星の一つ外側の軌道に相当するため、この仮説上の惑星は第5惑星 (惑星V, Planet V)と呼ばれる。第5惑星は最初は真円に近い軌道だったが、後期重爆撃期に軌道不安定を起こし、小惑星帯を横切る楕円軌道に変化したと仮定される。多くの小惑星が軌道を乱されて内惑星帯に飛び込み、天体衝突率が増加したという説である。第5惑星は不安定な軌道を取った末に、太陽に衝突するか重力散乱により太陽系外に弾き飛ばされたため現存しないと考えられている。
火星と小惑星帯の間に惑星Vを配置し、その安定性を調べた重力N体シミュレーションでは、惑星Vが開始から数億~10億年後に軌道不安定を起こして、太陽や他の惑星に衝突するか太陽系から放出されることが再現されている。特に惑星Vの質量が火星の0.25倍以下と小さいケースでは、惑星Vは他の地球型惑星に衝突せずに太陽に衝突したり太陽系から放出されたりする傾向が強まり、後期重爆撃期に地球型惑星に巨大衝突が起きた形跡がないという点をうまく再現できる。
後期重爆撃期の主要な証拠はアポロ計画で集められた月の石の放射年代測定から得られた。天体衝突による溶融物の大半は、直径10 kmほどの小惑星や彗星が、直径数百 kmのクレーターを生じるような衝突を起こしたときに作られたと考えられている。アポロ15・16・17号の着陸地点は、この種の衝突盆地である「雨の海」、「神酒の海」、「晴れの海」の近くが選ばれた。
計画で持ち帰られた溶融物を分析したところ、形成年代が38億年前から41億年前の短い期間に集中していることが判明した。1970年代中ごろにこの事実に最初に気づいたのは、フアド・テラ (Fouad Tera)、ディミトリ・パパナスタシュー (Dimitri Papanastassiou)、ジェラルド・ワッサーバーグ (Gerald Wasserburg) らだった。彼らは今から39億年前に前後して月で隕石の衝突頻発が急増したという仮説を提案し、この事件を「lunar cataclysm(月の大激変)」と呼んだ。
ロドニー・ゴメス (Rodney Gomes) らは太陽系の巨大ガス惑星の初期配置を現在の配置より密集させた状態でシミュレーションを行い、巨大ガス惑星の軌道の変化が後期重爆撃の原因となりうることを示した。
シミュレーションでは惑星系の外部に密なエッジワース・カイパーベルト (EKB) を配置した条件が用意された。軌道を外れたEKB天体との重力相互作用により、ガス惑星の軌道は少しずつ変化した。すなわち、木星はわずかに内側へ、他の3つの惑星は外側へ、数億年をかけて移動する。そして移動の過程で、木星と土星が 1:2 の軌道共鳴に達すると、それまで安定だった惑星の軌道が著しく不安定になり、外惑星は短期間のうちに広い軌道間隔に再編され、再び安定な軌道に落ち着いた。
これらの過程で巨大惑星が移動する際、軌道共鳴帯は小惑星帯やEKBを横切ることになる。軌道共鳴の条件によっては、小天体の軌道離心率が上昇し、小惑星帯やEKBを飛び出して岩石惑星の領域まで飛来する可能性がある。