Từ cuối thế kỷ 19, các nhà khoa học đã đấu tranh để giải thích nguồn gốc của Mặt trăng. Trong khi các nhà khoa học từ lâu đã đưa ra giả thuyết rằng nó và Trái đất có nguồn gốc chung, các câu hỏi về cách thức và thời điểm đã được chứng minh là khó nắm bắt. Ví dụ, sự đồng thuận chung ngày nay là một tác động với một vật thể có kích thước sao Hỏa (Theia) đã dẫn đến sự hình thành Hệ Mặt trăng Trái đất ngay sau khi hình thành các hành tinh (hay còn gọi là Giả thuyết Tác động Khổng lồ).
Tuy nhiên, các mô phỏng về tác động này đã chỉ ra rằng Mặt trăng sẽ hình thành từ vật chất chủ yếu từ vật thể va chạm. Tuy nhiên, điều này không được chứng minh bằng chứng, cho thấy Mặt trăng được cấu tạo từ cùng một vật chất Trái đất. May mắn thay, một nghiên cứu mới của một nhóm các nhà khoa học từ Nhật Bản và Hoa Kỳ đã đưa ra một lời giải thích cho sự khác biệt: vụ va chạm diễn ra khi Trái đất vẫn còn bao gồm magma nóng.
Nghiên cứu mô tả những phát hiện của họ, nguồn gốc đại dương magma trên cạn của Mặt trăng, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Khoa học tự nhiên. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Natsuki Hosono thuộc Trung tâm khoa học tính toán RIKEN và bao gồm các nhà nghiên cứu từ Đại học Yale, Trung tâm khoa học tính toán RIKEN và Viện khoa học sự sống trái đất (ELSI) tại Viện công nghệ Tokyo.
Bên cạnh các mô phỏng mô hình kịch bản tác động, Giả thuyết tác động khổng lồ cũng bị ảnh hưởng bởi thực tế là trong một tác động, hầu hết các vật chất hình thành Mặt trăng sẽ là khoáng chất silicat. Điều này sẽ dẫn đến việc vệ tinh Earth Trái đất nghèo sắt, nhưng các nghiên cứu địa chấn đã chỉ ra rằng Mặt trăng có khả năng có lõi giống như Trái đất (bao gồm sắt và niken) và sự đối lưu trong lõi của nó cũng cung cấp từ trường cùng một lúc.
Một lần nữa, nghiên cứu mới đưa ra một kịch bản có thể giải thích cho điều này. Theo mô hình mà họ tạo ra, khi Trái đất và Theia va chạm vào khoảng 50 triệu năm sau khi Mặt trời hình thành (khoảng 4,6 tỷ năm trước), Trái đất bị bao phủ bởi một biển magma nóng trong khi Theia có khả năng bao gồm vật liệu rắn.
Mô hình này cho thấy sau vụ va chạm, magma trên Trái đất sẽ được nung nóng hơn nhiều so với chất rắn từ vật thể va chạm. Điều này sẽ khiến magma mở rộng về khối lượng và thoát ra quỹ đạo để tạo thành Mặt trăng. Mô hình mới nhất này, có tính đến mức độ nóng khác nhau giữa Trái đất nguyên sinh và Theia, giải thích một cách hiệu quả làm thế nào có nhiều vật chất Trái đất hơn trong trang điểm của Mặt trăng.
Shun-ichiro Karato, giáo sư địa chất tại Đại học Yale và là đồng tác giả của bài báo, đã tiến hành nghiên cứu sâu rộng về các tính chất hóa học của magma proto-Earth trong quá khứ. Như ông đã giải thích trong một cuộc phỏng vấn với Yale News:
Trong mô hình của chúng tôi, khoảng 80% mặt trăng được làm bằng vật liệu nguyên sinh. Trong hầu hết các mô hình trước đó, khoảng 80% mặt trăng được tạo ra từ vật va chạm. Đây là một sự khác biệt lớn.
Vì lợi ích của nghiên cứu, Karato đã lãnh đạo nhóm nghiên cứu nỗ lực nghiên cứu nén silicat nóng chảy. Trong khi đó, nhiệm vụ phát triển một mô hình tính toán để dự đoán vật liệu từ vụ va chạm sẽ được phân phối như thế nào, được thực hiện bởi một nhóm từ ELSI tại Viện Công nghệ Tokyo và Trung tâm Khoa học tính toán RIKEN.
Kết hợp lại với nhau, mô hình mới đã chứng minh rằng magma quá nóng sẽ bị mất vào không gian và kết hợp lại để tạo thành một cơ thể mới trên quỹ đạo nhanh hơn vật liệu bị mất từ vật va chạm. Nó cũng cho thấy rằng vật liệu từ bên trong Trái đất (sẽ giàu sắt và niken) cũng sẽ đi vào sự hình thành của Mặt trăng - sau đó sẽ chìm vào trung tâm để tạo thành lõi Mặt trăng.
Về cơ bản, mô hình mới xác nhận các lý thuyết trước đây về cách Mặt trăng hình thành bằng cách loại bỏ nhu cầu về các điều kiện va chạm độc đáo. Cho đến nay, đây là những gì các nhà khoa học đã làm để tính đến sự khác biệt giữa mô phỏng tác động và dữ liệu thu được từ nghiên cứu về đá Mặt trăng và bề mặt mặt trăng.
Nghiên cứu này cũng có thể dẫn đến các lý thuyết tinh tế hơn về cách thức Hệ mặt trời hình thành và những gì diễn ra ngay sau đó. Vì tác động giữa Trái đất nguyên sinh và Theia có thể đóng một vai trò trong sự xuất hiện cuối cùng của sự sống trên Trái đất, nó cũng có thể giúp các nhà khoa học hạn chế những gì cần thiết để hệ thống sao có thể có các hành tinh có thể ở được.
