Hàng tỷ năm trước, Trái Đất - một phiên bản rất khác so với hành tinh mà chúng ta đang sinh sống hiện tại - đã xảy ra va chạm với một vật thể có kích thước tương đương với sao Hoả tên Theia, và Mặt trăng đã hình thành từ đó. Tuy nhiên, đó cũng chỉ là một trong những giả thuyết mà những nhà khoa học đặt ra, và cụ thể quá trình ấy diễn ra như thế nào đến bây giờ vẫn còn là một ẩn số.

Thời gian hình thành nên Mặt trăng

Trước đó, hầu hết các giả thuyết đều khẳng định rằng Mặt trăng được hình thành từ những mảnh vỡ của vụ va chạm này, kết hợp lại trên một quỹ đạo trong vòng nhiều tháng hoặc nhiều năm. Tuy nhiên, theo báo cáo mới đây được công bố trên tạp chí khoa học The Astrophysical Journal Letters, Mặt trăng có thể đã được hình thành chỉ trong vòng… vài giờ.

Tác giả của bài báo cáo, nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ Jacob Kegerreis tại Trung tâm nghiên cứu Ames thuộc NASA, cho hay: “Điều này đã mở ra một loạt những khởi đầu mới cho việc nghiên cứu sự cấu thành của Mặt trăng. 

Chúng tôi tiến hành dự án trong tâm thế không biết chính xác liệu những mô phỏng có độ phân giải cao này sẽ cho ra kết quả như thế nào. Vì vậy, bỏ qua những kết quả có khả năng sai lệch trước đó, thật phấn khích khi được chứng kiến quá trình hình thành của Mặt trăng trong lần chạy mô phỏng này”.

Theo thông tin từ NASA, loại hình mô phỏng được sử dụng trong lần nghiên cứu này là loại tiên tiến nhất, hoạt động ở độ phân giải cao nhất so với bất kỳ lần nào trong suốt quá trình nghiên cứu nguồn gốc của Mặt trăng. 

Điều này cho thấy rằng các lần mô phỏng với độ phân giải thấp hơn có thể sẽ bỏ sót một số khía cạnh quan trọng của vụ va chạm, đồng nghĩa với việc cho phép các nhà nghiên cứu tìm thấy một số yếu tố mới chưa từng được biết đến trước đây.

Câu đố về lịch sử Mặt trăng

Để tìm hiểu về nguồn gốc hình thành của Mặt trăng, các nhà khoa học phải sử dụng tất cả những kiến thức về khối lượng, quỹ đạo cũng như kết quả phân tích của các mẫu đất đá, từ đó đưa ra kịch bản thích hợp nhất cho những gì chúng ta đang nhìn thấy hiện tại.

Các lý thuyết được đưa ra trước đây có thể giải thích một cách khá thuyết phục cho một số khía cạnh thuộc tính của Mặt trăng như khối lượng hay quỹ đạo, tuy nhiên vẫn chưa trả lời được câu hỏi: Tại sao thành phần của Mặt trăng lại giống Trái đất đến vậy?

Các nhà khoa học nghiên cứu thành phần của vật chất thông qua đồng vị - một manh mối hoá học về cách thức và vị trí một vật thể được tạo ra. Theo đó, các mẫu nghiên cứu Mặt trăng cho thấy các dấu hiệu đồng vị rất giống với đá từ Trái Đất, không giống như đá từ sao Hoả hoặc các hành tinh khác thuộc hệ Mặt trời. Điều này nâng cao khả năng rằng vật chất tạo nên Mặt trăng đến từ Trái đất.

Nếu theo các giả thuyết trước, Theia bị vỡ ra sau cú va chạm và trộn lẫn với một ít vật chất từ Trái đất để tạo nên Mặt trăng, ít khả năng sẽ có sự tương đồng mạnh mẽ như vậy - trừ khi Theia cũng có đồng vị tương tự như Trái đất - nhưng đây là một sự trùng hợp quá khó để có thể xảy ra. Để giải thích cho lý thuyết này, có thể cho rằng khối lượng vật chất từ Trái đất tạo nên Mặt trăng chiếm tỷ lệ cao hơn so với vật chất đến từ Theia. 

Đã có những lý thuyết khác được đưa ra để giải thích sự tương đồng về thành phần này, chẳng hạn như mô hình quán tính - tức Mặt trăng được hình thành từ vòng xoáy đất đá vụn bị tách ra khỏi Trái đất và Theia sau va chạm - tuy nhiên điều này lại mâu thuẫn với quỹ đạo hiện tại của Mặt trăng.

Vì vậy, giả thuyết Mặt trăng được hình thành trong vòng vài giờ được công bố mới đây sẽ đưa ra lời giải thích thuyết phục cho cả hai vấn đề còn tồn tại này, đồng thời cũng đưa ra những phương pháp mới để tìm ra câu trả lời cho những bí ẩn chưa được giải đáp khác. 

Kịch bản mới này giúp giải thích các đặc tính như quỹ đạo nghiêng và lớp vỏ mỏng của Mặt trăng, trở thành một trong những lời giải thích hấp dẫn nhất về nguồn gốc của Mặt trăng.

Để có thể xác nhận được đâu mới là đáp án đúng đòi hỏi cần có sự phân tích các mẫu vật lấy từ Mặt trăng. Khi các nhà khoa học được tiếp cận với các mẫu từ bộ phận khác cũng như lớp sâu hơn của hành tinh này, họ sẽ có thể so sánh dữ liệu thực tế với dữ liệu của kịch bản mô phỏng để tìm ra lời giải thuyết phục nhất cho sự phát triển của Mặt trăng trong hàng tỷ năm lịch sử.

Khám phá về hành tinh của chúng ta thông qua Mặt trăng

Không chỉ dừng lại ở việc tìm hiểu thêm về Mặt trăng, những nghiên cứu này còn có thể đưa con người lại gần hơn với việc tìm hiểu sự hình thành và phát triển của Trái đất. 

Vincent Eke, nhà nghiên cứu tại Đại học Durham và đồng tác giả của báo cáo trên cho biết: “Càng tìm hiểu sâu về cách Mặt trăng hình thành, chúng ta càng khám phá nhiều hơn về sự tiến hoá của Trái đất”. 

Vũ trụ chứa đầy những vụ va chạm, chúng như một phần thiết yếu để các thiên thể hành tinh có thể hình thành và phát triển. Đối với Trái đất, cú va chạm với Theia và những thay đổi trong suốt lịch sử là một cách để thu thập điều kiện cần thiết hình thành sự sống. 

Nếu các nhà khoa học có thể mô phỏng tốt hơn những gì xảy ra trong vụ va chạm, chúng ta càng có thể hiểu hơn cách thức tiến hoá từ một hành tinh không có sự sống trở thành Trái đất mà chúng ta đang sống ngày nay. 

Nguồn: NASA, Livescience