Trong nhiều thế kỷ, các nhà khoa học đã cố gắng giải thích Mặt trăng hình thành như thế nào. Trong khi một số người lập luận rằng nó hình thành từ vật chất bị mất bởi Trái đất do lực ly tâm, thì một số khác lại khẳng định rằng Mặt trăng hình thành đã bị bắt bởi lực hấp dẫn của Trái đất. Trong những thập kỷ gần đây, lý thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất là giả thuyết về tác động của Người khổng lồ, trong đó tuyên bố rằng Mặt trăng hình thành sau khi Trái đất bị một vật thể có kích cỡ sao Hỏa (tên là Theia) 4,5 tỷ năm trước.
Theo một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, chìa khóa để chứng minh lý thuyết nào là đúng có thể đến từ các vụ thử hạt nhân đầu tiên được thực hiện ở đây trên Trái đất, khoảng 70 năm trước. Sau khi kiểm tra các mẫu thủy tinh phóng xạ thu được từ khu thử nghiệm Trinity ở New Mexico (nơi quả bom nguyên tử đầu tiên được kích nổ), họ xác định rằng các mẫu đá Mặt trăng cho thấy sự suy giảm tương tự các nguyên tố dễ bay hơi.
Nghiên cứu được dẫn dắt bởi James Day - một giáo sư khoa học địa chất tại Viện Hải dương học Scripps tại Đại học California, San Diego. Cùng với các đồng nghiệp của mình - người đến từ Viện Vật lý Trái đất Paris, Trung tâm Khoa học Vũ trụ McDonnell và Trung tâm Vũ trụ NASA Reuters Johnson - họ đã kiểm tra các mẫu thủy tinh lấy từ địa điểm thử nghiệm Trinity để xác định thành phần hóa học của chúng.
Chiếc kính này, được gọi là vô hạn, được tạo ra khi quả bom plutonium được kích nổ tại khu thử nghiệm Trinity năm 1945 như một phần của Dự án Manhattan. Đến khoảng cách 350 mét (1.100 feet) từ mặt đất bằng không, cát arkosic (chủ yếu bao gồm các hạt thạch anh và fenspat) đã được chuyển đổi thành thủy tinh màu xanh lá cây bởi sức nóng và áp lực cực lớn do vụ nổ lớn gây ra.
Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã nghiên cứu các mỏ thủy tinh này, mà họ xác định là kết quả của việc cát bị hút vào vụ nổ, và sau đó mưa xuống dưới dạng chất lỏng nóng chảy trên bề mặt. Khi Day và các đồng nghiệp kiểm tra nó, họ lưu ý rằng các mẫu thủy tinh đã cạn kiệt kẽm và các nguyên tố dễ bay hơi khác - được biết là bay hơi dưới nhiệt độ và áp suất cực cao - tùy thuộc vào khoảng cách từ mặt đất.
Theo nghiên cứu của họ, được công bố trong Tiến bộ khoa học vào ngày 8 tháng 2 năm 2017, các mẫu xác định thu được từ 10 đến 250 mét (30 đến 800 feet) từ vị trí vụ nổ đã bị cạn kiệt các yếu tố này nhiều hơn nhiều so với các mẫu được lấy từ xa hơn. Ngoài ra, các đồng vị của kẽm vẫn còn nặng hơn và ít phản ứng hơn so với các chất khác.
Sau đó, họ so sánh các kết quả này với các nghiên cứu được thực hiện trên đá mặt trăng, cho thấy sự suy giảm tương tự các yếu tố dễ bay hơi. Từ đó, họ xác định rằng các điều kiện nhiệt và áp suất tương tự đã tồn tại tại một thời điểm trên Mặt trăng khiến các nguyên tố này bay hơi. Điều này phù hợp với giả thuyết rằng một tác động lớn đã xảy ra trong quá khứ đã biến bề mặt Mặt Trăng thành một đại dương magma.
Như Day đã giải thích trong thông cáo báo chí của UC San Diego:
Kết quả cho thấy sự bốc hơi ở nhiệt độ cao, tương tự như khi bắt đầu hình thành hành tinh, dẫn đến mất các nguyên tố dễ bay hơi và làm giàu trong các đồng vị nặng trong các vật liệu còn sót lại từ sự kiện. Đây là sự khôn ngoan thông thường, nhưng bây giờ chúng tôi có bằng chứng thực nghiệm để cho thấy nó.
Trong khi lý thuyết chiếm ưu thế kể từ những năm 1980 là giả thuyết tác động khổng lồ, cuộc tranh luận vẫn đang tiếp diễn và chịu những phát hiện mới. Ví dụ, trở lại vào tháng 1 năm 2017, một nghiên cứu mới được công bố trong Khoa học tự nhiên - được dẫn dắt bởi Raluca Rufu thuộc Viện Khoa học Weizmann ở Rehovot, Israel - chỉ ra rằng Mặt trăng có thể là kết quả của nhiều vụ va chạm nhỏ hơn.
Sử dụng mô phỏng trên máy tính, nhóm Weizmann phát hiện ra rằng nhiều tác động nhỏ có thể đã hình thành nhiều mặt trăng trên Trái đất, sau đó sẽ kết hợp lại để tạo ra Mặt trăng. Nhưng bằng cách chỉ ra rằng các yếu tố dễ bay hơi trải qua các loại phản ứng tương tự đối với sức nóng và áp lực, bất kể phản ứng xảy ra ở đâu, Day và các đồng nghiệp đã đưa ra một số bằng chứng chắc chắn chỉ ra một sự kiện tác động duy nhất.
Nghiên cứu này chỉ là nghiên cứu mới nhất trong loạt bài giúp các nhà khoa học Trái đất đặt ra những hạn chế về thời điểm và cách thức Mặt trăng hình thành, điều này cũng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về lịch sử của Hệ Mặt trời và sự hình thành của nó.
