Công bố kết quả nghiên cứu bất ngờ về nguồn gốc Mặt trăng

Kể từ giữa những năm 1970, các nhà thiên văn học đã đưa ra giả thuyết rằng một vật thể vũ trụ có kích thước bằng sao Hỏa, được gọi là Theia, đã va đập vào Trái đất nguyên sinh, tạo ra một vòng đá vụn lớn xung quanh Trái đất, sau đó được bồi tụ để tạo thành Mặt trăng. Sự va chạm này cũng dẫn đến trục nghiêng 23,5° của Trái đất, do đó gây ra các mùa.

Nhưng một giả thuyết mới, dựa trên các mô phỏng siêu máy tính được thực hiện ở độ phân giải cao, cho thấy rằng sự hình thành của Mặt trăng có thể không phải là một quá trình chậm và dần dần, mà thay vào đó, nó diễn ra chỉ trong vòng vài giờ. Các nhà khoa học đã công bố phát hiện này vào ngày 4.10 trên tạp chí The Astrophysical Journal Letters.

Giới khoa học có manh mối đầu tiên về sự hình thành của Mặt trăng sau khi sứ mệnh Apollo 11 của Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) trở về vào tháng 7.1969, khi các phi hành gia Neil Armstrong và Buzz Aldrin mang 21,6kg đá và bụi Mặt trăng trở lại Trái đất. Các mẫu có niên đại khoảng 4,5 tỉ năm trước. Các nhà khoa học ước tính quá trình hình thành của Mặt trăng diễn ra khoảng 150 triệu năm sau khi hình thành hệ Mặt trời.

Các manh mối khác cho thấy vệ tinh tự nhiên lớn nhất của chúng ta được sinh ra bởi một vụ va chạm dữ dội giữa Trái đất và một hành tinh giả định, được các nhà khoa học đặt tên theo tên của một titan trong thần thoại Hy Lạp là Theia - mẹ của Selene, nữ thần mặt trăng.

Vấn đề thành phần hóa học của Trái đất và Mặt trăng giống nhau (xác định bằng phương pháp đồng vị) có thể giải thích là do Theia cấu tạo từ các nguyên tố tương tự Trái đất, hoặc vụ va chạm đã làm cả hai nóng chảy và trộn lẫn vào nhau. Các nhà khoa học cũng đã phát hiện sự tương đồng về thành phần của đá Mặt trăng và đá Trái đất. Về quỹ đạo hiện tại của Mặt trăng, các nhà khoa học cho rằng ở thời điểm va chạm, Trái đất quay rất nhanh, đủ xung lượng để đưa Mặt trăng vào quỹ đạo quay quanh mình.

Nhưng vụ va chạm vũ trụ diễn ra như thế nào vẫn còn khiến giới khoa học phải tranh luận. Giả thuyết thông thường cho rằng khi Theia đâm vào Trái đất, tác động phá hủy hành tinh đã làm vỡ Theia thành hàng triệu mảnh, biến nó thành đống đổ nát trôi nổi. Phần còn lại bị vỡ của Theia, cùng với một số đá bốc hơi và khí tách ra từ lớp phủ của Trái đất, từ từ kết tụ thành Mặt trăng trong hàng triệu năm.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã sử dụng một siêu máy tính để chạy chương trình mô phỏng hàng trăm vụ va chạm Trái đất - Theia với các góc độ, vòng quay và tốc độ khác nhau, ở độ phân giải cao.

“Với độ phân giải cao hơn, chúng tôi có thể nghiên cứu chi tiết hơn, giống như cách kính thiên văn lớn hơn cho phép bạn chụp ảnh có độ phân giải cao hơn về các hành tinh hoặc thiên hà xa xôi để khám phá các chi tiết mới”, tiến sĩ Jacob Kegerreis, nhà vũ trụ học tính toán tại Đại học Durham (Anh) và là tác giả nghiên cứu, cho biết.

Bằng việc mô phỏng vụ va chạm giữa Trái đất và Theia độ phân giải cao hơn, các nhà nghiên cứu phát hiện Mặt trăng được hình thành trong vài giờ từ các khối Trái đất bị đẩy ra và các mảnh vỡ của Theia, thay vì một khoảng thời gian dài.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu sẽ phải kiểm tra các mẫu đá và bụi được khai quật từ sâu bên dưới bề mặt Mặt trăng - một mục tiêu của các sứ mệnh Artemis trong tương lai mà NASA đang hướng tới - để kiểm chứng kết quả này.

“Việc thu thập nhiều mẫu đá từ bề mặt của Mặt trăng có thể cực kỳ hữu ích giúp tạo ra những khám phá mới về thành phần và quá trình hình thành của Mặt trăng, từ đó tìm hiểu thêm về nguồn gốc Trái đất. Các sứ mệnh và nghiên cứu kiểu này sẽ chúng ta loại trừ nhiều khả năng hơn và thu hẹp lịch sử thực tế của cả Mặt trăng và Trái đất, đồng thời tìm hiểu thêm về cách các hành tinh hình thành trong và ngoài hệ mặt trời của chúng ta”, Kegerreis nói.

Đồng tác giả nghiên cứu, Vincent Eke - Phó giáo sư vật lý tại Đại học Durham (Anh) cho biết: “Chúng ta càng tìm hiểu về cách Mặt trăng hình thành, chúng ta càng khám phá nhiều hơn về sự tiến hóa của Trái đất của chúng ta. Lịch sử của chúng gắn liền với nhau”.