Trái Đất được hình thành từ hai hành tinh?

Từ lâu, các nhà khoa học tin rằng cách đây khoảng 4,53 tỷ năm, Trái Đất 100 triệu năm tuổi, đã va chạm với Theia - một hành tinh trẻ có khối lượng bằng khoảng 10% khối lượng hành tinh của chúng ta.

Nghiên cứu cho thấy Trái Đất và Theia từng va chạm cực kỳ dữ dội, “long trời lở đất” chứ không phải “sượt qua” như dự đoán trước đó - Ảnh: Getty

Dù chỉ sượt qua nhưng Theia đã bị phá hủy. Theo đó, một phần Theia nằm trong Trái Đất, một phần bắn vào không gian, quay theo quỹ đạo quanh Trái đất và trở thành Mặt Trăng. Nhưng nghiên cứu mới của Đại học California tại Los Angeles (Mỹ) cho thấy một sự thật khác.

Đá Mặt Trăng và Trái Đất có chung đồng vị oxy cho thấy Theia đã hoàn toàn hòa lẫn vào Trái Đất - Ảnh: ALAMY

Các nhà nghiên cứu đã xem xét 7 mẫu đá Mặt Trăng từ 3 nhiệm vụ Apollo 12, 15, 17 và so sánh chúng với đá 6 núi lửa Trái Đất ở cả Hawaii và Arizona. Họ nghiên cứu các đồng vị oxy trong đá, có nghĩa là đếm số lượng các hạt proton và notron trong nguyên tử oxy.

Đá từ mỗi hành tinh trong hệ mặt trời đều có đồng vị khác biệt, được coi như “dấu vân tay” của hành tinh, có thể dùng để biết chúng đến từ đâu.

Ví dụ, hơn 99,9% oxy của Trái Đất là O-16, có nghĩa mỗi nguyên tử oxy chứa 8 proton và 8 nơtron. Phần nhỏ còn lại là đồng vị oxy nặng hơn O-17 (chứa 9 nơtron) và O-18 (chứa 10 nơtron). Dựa vào tỉ lệ giữa O-16 và O-17 mà các nhà khoa học tìm ra đá và các chất khác đến từ nơi nào.

Nếu chỉ đơn giản là Theia sượt qua Trái Đất và sinh ra Mặt Trăng như dự đoán trước đó, đá Trái Đất và Mặt Trăng nhất định có tỉ lệ đồng vị oxy khác nhau do Mặt Trăng hình thành chủ yếu từ Theia.

Do tin vào giả thuyết này mà xưa nay, nhân loại đều đinh ninh Mặt Trăng sẽ có thành phần hóa học khác Trái Đất. Nhưng thật đáng ngạc nhiên khi kết quả nghiên cứu cho thấy, không tồn tại sự khác biệt nào về các đồng vị oxy như vậy. Đá của 2 hành tinh không khác nhau về mặt hóa học.

Người đứng đầu nhóm nghiên cứu - Edward Young, giáo sư địa hóa và hóa học vũ trụ - cho biết: “Chúng tôi không tìm ra bất cứ sự khác biệt nào giữa đồng vị oxy của Mặt Trăng và Trái Đất. Không thể phân biệt chúng.

Theia đã triệt để trộn lẫn vào cả Trái Đất và Mặt Trăng để cuối cùng hòa lẫn giữa chúng. Điều này giải thích lý do tại sao chúng ta không thấy dấu hiệu khác biệt hóa học của Theia trên Mặt Trăng so với Trái Đất”.

Điều đó có nghĩa là một vụ va chạm “long trời lở đất”, cực kỳ dữ dội giữa Trái Đất cũ và Theia đã tạo ra Trái Đất của chúng ta ngày nay.

Nghiên cứu được tài trợ bởi NASA, Deep Carbon Observatory (nghiên cứu về sự vận động của carbon bên dưới bề mặt Trái Đất) và Hội đồng nghiên cứu Châu Âu cho thấy lực tác động mạnh do “tông” nhau dẫn đến Trái Đất và một phần Theia hóa thành hành tinh duy nhất, mảnh còn lại “văng” vào quỹ đạo, tạo thành Mặt Trăng như giả thuyết trước đó.

Nghiên cứu này khẳng định lại giả thiết xuất hiện năm 2012 cho rằng Theia và Trái Đất hòa lẫn như kết quả của vụ va chạm nảy lửa.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Science một lần nữa đặt câu hỏi về nguồn gốc, sự phát triển Trái Đất. Chuyện nước trên hành tinh xanh đến từ đâu cũng cần lời giải phù hợp bởi sau vụ va chạm khủng khiếp với Theia, nước của Trái Đất cũng không còn. Trong trường hợp này, nước chỉ có thể xuất hiện lại khi va chạm với hành tinh nhỏ khác hàng chục triệu năm sau đó.

Dù được coi là liên quan mật thiết đến lịch sử Trái Đất nhưng Theia vẫn còn là một hành tinh nhiều bí ẩn đối với nhân loại. Một số người tin rằng nó có kích thước tương tự Trái Đất còn số khác lại nghĩ nó gần với kích thước của sao Hỏa.

Nhưng tựu trung, theo giáo sư Young, nếu sống sót sau sự kiện đó, Theia hoàn toàn có thể trưởng thành hành tinh độc lập. Thậm chí, còn có thể nuôi dưỡng sự sống.