Giải mã quá trình hình thành của Mặt Trăng

Đất đá trên Trái Đất và Mặt Trăng có những thành phần tương tự như nhau. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số sai biệt lớn giữa hai loại đất đá này. Hiện nay mô hình ảo hóa trên máy tính đã gần đi đến kết luận vì sao những mẫu đất đá trên Mặt Trăng lại có thành phần hóa học gần giống với đất đá trên Trái Đất, tuy nhiên bên cạnh đó lại thiếu mất đi một số yếu tố quan trọng.

Những chất hóa học dễ bay hơi hoàn toàn vắng mặt trong những mẫu đất đá lấy về từ bề mặt Mặt Trăng. Nhưng một số nghiên cứu gần đây cho thấy những chất dễ bay hơi này lại tồn tại tập trung sâu bên dưới Mặt Trăng. Các nhà khoa học cho rằng phần lõi trung tâm nằm sâu dưới lớp vỏ cứng được hình thành và tích tụ trong giai đoạn tạo lập thứ hai của Mặt Trăng.

Giả thuyết về sự va đập giữa Trái Đất và một hành tinh có thể lý giải nguyên nhân vì sao Mặt Trăng lại thiếu vắng một số thành phần hóa học. Nguồn: JPL-CALTECH/NASA

Những chất dễ bay hơi như muối và kẽm được cho rằng đã bị thổi tung bởi một siêu vụ nổ do Trái Đất va đập với một hành tinh có kích thước tương đương với Sao Hỏa vào 4,5 tỉ năm trước. Phần còn lại của hành tinh này tích tụ lại tạo thành hình dáng cơ bản của Mặt Trăng hiện nay. Các nhà khoa học đã tranh luận nhiều năm về tính xác thực của giả thuyết này nhưng vẫn chưa đi đến kết luận xác đáng.

Những người phản đối cho rằng, sau vụ va chạm, kim loại bị nhiệt độ làm cho nóng chảy và các loại đá dễ bay hơi sẽ bị văng đi khắp nơi. Nhưng nhiệt độ từ vụ nổ hoàn toàn không thể nào lớn đến mức làm bốc hơi hoàn toàn những kim loại này ra khỏi Trái Đất. Cho đến nay, những nguyên tử kim loại này vẫn ở lại trên bề mặt Trái Đất nhưng vì một lý do nào đó chúng lại không tồn tại trên Mặt Trăng.

Các nhà khoa học đứng trước một tình huống khó khăn khi một số dữ kiện khớp với nhau một cách hoàn hảo trong khi một số sự kiện khác lại cực kì lạ lùng, gây trở ngại lớn cho việc tính toán và nghiên cứu.

Mô hình ảo hóa trên máy tính cho thấy, lúc giai đoạn mới bắt đầu thành hình, Trái Đất là một vành đai gồm rất nhiều thiên thạch có kích thước khác nhau cùng xoay xung quanh một trục. Chúng dần dần va đập vào nhau, tạo thành các thiên thạch có kích thước lớn hơn và theo thời gian hợp nhất với nhau trở thành một khối đá khổng lồ duy nhất. Đó chính là Trái Đất. Trong giai đoạn này, những thiên thạch ở ngoài cùng của vành đai có khoảng cách quá xa nên không xoáy vào trong trung tâm mà nhanh chóng nguội dần đi và tích tụ thành một quả cầu tròn có kích thước bằng một nửa Mặt Trăng hiện nay. Sự tương tác trọng lực giữa Trái Đất mới bắt đầu thành hình ở trung tâm vành đai và quả cầu này khiến cho nó dần xoay xung quanh Trái Đất. Quá trình này vẫn tiếp tục cho đến ngày hôm nay. Và quả cầu đó chính là tiền thân của Mặt Trăng.

Trong khi đó phần trong của vành đai lại có cấu trúc phức tạp hơn nhiều. Khi Trái Đất đã hình thành được một phần, nó được bao quanh bởi một vành đai dòng chảy kim loại hòa trộn cùng đất đá nóng chảy chói sáng. Bên ngoài cùng là một lớp hỗn hợp các loại khí bay hơi bao phủ. Vành đai dòng chảy kim loại có khuynh hướng lan rộng ra ngoài trong khi lớp khí lại đẩy ép vào trong.

Khi vành đai kim loại nóng chảy càng lan ra xa, phần rìa của nó dần nguội đi và hình thành nên loại đá xốp không chứa các chất bay hơi. Loại đá này dưới tác động của trọng lực nên dần bị hút vào Mặt Trăng. Sau đó Mặt Trăng lại tiếp tục hấp thụ vành đai kim loại nóng chảy. Chính phần kim loại nóng chảy này đã tạo thành lớp vỏ cứng dày hàng trăm km cho Mặt Trăng, và tất nhiên, hoàn toàn thiếu vắng thành phần các chất dễ bay hơi. Tiếp theo giai đoạn này, phần còn sót lại của vành đai đã dần nguội đi và hòa trộn cùng các loại khí. Lúc này, Mặt Trăng đã ở khoảng cách quá xa nên không thể dùng trọng lực để hút lấy phần còn sót lại này. Chính vì thế, chúng sẽ rơi ngược về phía Trái Đất.

Giả thuyết này giúp lý giải vì sao trên Trái Đất lại có những chất dễ bay hơi còn trên Mặt Trăng thì không.

Một số mẫu đất đá lấy từ Mặt Trăng đã củng cố cho giả thuyết này. Chứng minh rằng những chất dễ bay hơi không tồn tại trên bề mặt của Mặt Trăng nhưng lại nằm sâu bên dưới lớp vỏ. Một vài mẫu đá đem về bởi tàu Apollo 15 và 17 có chứa những mảnh thủy tinh nham thạch. Chúng được lấy từ những mũi khoan sâu vào lòng Mặt Trăng và có chứa một loại chất dễ dàng bay hơi gây kinh ngạc cho các nhà khoa học. Đó chính là nước.