Theo lý thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất, Mặt trăng hình thành cách đây khoảng 4,5 tỷ năm khi một vật thể có kích thước sao Hỏa tên là Theia va chạm với Trái đất (còn gọi là Giả thuyết Tác động Khổng lồ). Tác động này đã ném ra một lượng lớn các mảnh vụn dần dần kết lại để tạo thành vệ tinh tự nhiên duy nhất trên Trái đất. Một trong những bằng chứng thuyết phục nhất cho lý thuyết này là việc Trái đất và Mặt trăng giống nhau đáng kể về mặt cấu tạo.
Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây liên quan đến mô phỏng máy tính đã chỉ ra rằng nếu Mặt trăng được tạo ra bởi một tác động khổng lồ, thì nó nên giữ lại nhiều vật liệu hơn từ chính vật va chạm. Nhưng theo một nghiên cứu mới được thực hiện bởi một nhóm nghiên cứu từ Đại học New Mexico, có thể Trái đất và Mặt trăng không giống như trước đây.
Nghiên cứu mô tả những phát hiện của họ, có tiêu đề Thành phần đồng vị oxy của Trái đất và Mặt trăng, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Khoa học tự nhiên. Nghiên cứu được thực hiện bởi Erick J. Cano và Zachary D. Sharp thuộc Khoa Khoa học Trái đất và Hành tinh UNM, và Charles K. Shearer của Viện Khí tượng học UNM.
Giả thuyết cho rằng Trái đất và Mặt trăng đã từng là một cơ thể tồn tại từ thế kỷ 19. Nhưng phải đến khi các mẫu đá được các phi hành gia Apollo mang về, các nhà khoa học mới có bằng chứng rõ ràng rằng Trái đất và Mặt trăng hình thành cùng nhau. Các mẫu này cho thấy giống như Trái đất, Mặt trăng bao gồm các khoáng chất silicat và kim loại được phân biệt giữa lõi kim loại và lớp phủ silicat và lớp vỏ.
Trong khi Mặt trăng có ít chất sắt hơn và ít hơn theo cách của các yếu tố nhẹ hơn, Giả thuyết tác động khổng lồ giải thích điều này khá tốt. Sắt, một nguyên tố đặc biệt nặng, sẽ được Trái đất giữ lại trong khi sức nóng và lực nổ của tác động khiến các nguyên tố nhẹ hơn sôi lên và bị đẩy ra ngoài không gian. Phần còn lại của vật liệu từ Trái đất và Theia sau đó sẽ nguội đi và sau đó trộn lẫn để tạo thành Trái đất và Mặt trăng như chúng ta biết ngày nay.
Giả thuyết này cũng giải thích tốc độ và thiên nhiên mà Mặt trăng quay quanh Trái đất; đặc biệt, làm thế nào nó được khóa chặt với hành tinh của chúng ta. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây liên quan đến mô phỏng máy tính đã chỉ ra rằng trong kịch bản này, khoảng 80% Mặt trăng phải bao gồm các vật liệu có nguồn gốc từ Theia.
Điều này trình bày một khó khăn nghiêm trọng cho các nhà thiên văn học và nhà địa chất, và các lý thuyết khác nhau đã được nâng cao để giải thích điều này. Trong một kịch bản, Theia có cấu tạo tương tự Trái đất, điều này sẽ giải thích tại sao Trái đất và Mặt trăng có vẻ rất giống nhau. Mặt khác, sự pha trộn các vật liệu rất kỹ lưỡng, đến mức cả Trái đất và Mặt trăng đều giữ lại các yếu tố của Theia.
Thật không may, những giải thích này không phù hợp với những gì chúng ta biết về Hệ mặt trời hoặc đưa ra các vấn đề lý thuyết của riêng họ. Để làm sáng tỏ điều này, Cano và các đồng nghiệp đã xem xét một sự mâu thuẫn then chốt với Giả thuyết Tác động Khổng lồ. Về cơ bản, khi các nhà khoa học kiểm tra các mẫu đá mặt trăng Apollo, họ lưu ý rằng các giá trị đồng vị oxy gần như giống hệt với các mẫu được tìm thấy trong các tảng đá ở đây trên Trái đất.
Nếu Giả thuyết về tác động khổng lồ là chính xác, thì tiền thân của Trái đất và Mặt trăng sẽ có các giá trị giống hệt nhau để bắt đầu hoặc quá trình đồng nhất hóa diễn ra sau sự kiện va chạm. Để giải quyết vấn đề này, Cano và cộng sự đã tiến hành phân tích đồng vị oxy có độ chính xác cao về một loạt các loại đá mặt trăng khác nhau. Những gì họ tìm thấy là đá mặt trăng cho thấy nồng độ đồng vị oxy nhẹ hơn Trái đất.
Ngoài ra, sự khác biệt làm tăng một đầu dò sâu hơn từ lớp vỏ vào lớp phủ. Họ cho rằng thực tế là lớp vỏ là nơi các mảnh vụn từ Trái đất và Theia trộn lẫn với nhau, trong khi bên trong là nơi vật chất từ Theia sẽ tập trung nhiều hơn. Khi họ tóm tắt trong nghiên cứu của họ:
Giá trị đồng vị oxy oxy của các mẫu mặt trăng tương quan với thạch học, và chúng tôi đề xuất rằng sự khác biệt có thể được giải thích bằng cách trộn giữa hơi ánh sáng đồng vị, được tạo ra bởi tác động và phần ngoài cùng của đại dương magma mặt trăng đầu tiên. Dữ liệu của chúng tôi cho thấy các mẫu có nguồn gốc từ lớp phủ mặt trăng sâu, nặng về mặt đồng vị so với Trái đất, có thành phần đồng vị là đại diện tiêu biểu nhất cho tác nhân proto-lunar ‘Theia.
Tóm lại, kết quả nghiên cứu của nhóm nghiên cứu cho thấy Trái đất và Theia không giống nhau về thành phần, nó cung cấp bằng chứng rõ ràng đầu tiên cho thấy Theia có khả năng hình thành xa Mặt trời hơn Trái đất. Tương tự, công trình của họ cho thấy các thành phần đồng vị oxy riêng biệt của Theia và Trái đất không hoàn toàn đồng nhất bởi tác động hình thành Mặt trăng.
Nghiên cứu này kêu gọi nghiên cứu tâm trí được thực hiện gần đây bởi một nhóm từ Yale và Viện Công nghệ Tokyo. Theo công trình của họ, Trái đất vẫn là một quả cầu magma nóng bỏng khi tác động hình thành Mặt trăng diễn ra. Đây là những gì sẽ cho phép vật chất từ Theia bị mất vào vũ trụ trong khi vật chất từ Trái đất nhanh chóng kết hợp lại tạo thành Mặt trăng.
Liệu vật liệu từ Theia có bị mất vào không gian hay được giữ lại như một phần của nội thất Mặt Trăng là câu hỏi mà các nhà khoa học sẽ có thể kiểm tra đầy đủ hơn nhờ vào nhiều nhiệm vụ hoàn trả mẫu sẽ xảy ra trong những năm tới. Chúng bao gồm NASA gửi phi hành gia trở lại bề mặt mặt trăng (Dự án Artemis) và nhiều rovers được gửi bởi Trung Quốc (Thay đổi 5 và Thay đổi 6 nhiệm vụ).
Những điều này và những bí ẩn khác về vệ tinh chỉ Earth Earth có cơ hội tốt để được trả lời sớm!
