Mặt trăng đã cũ - điều này là chắc chắn.
Giống như Trái đất và phần còn lại của hệ mặt trời, mặt trăng đã tồn tại khoảng 4,5 tỷ năm. Nhưng hãy cố gắng thu hẹp tuổi của các hành tinh nhiều hơn thế, và các nhà khoa học khó có thể đồng ý. Mặt trăng của chúng ta có phải là "mặt trăng già" hình thành sau 30 triệu năm sau khi hệ mặt trời hình thành, hay "mặt trăng trẻ" hình thành 170 triệu năm sau?
Trong một nghiên cứu mới được công bố ngày 29 tháng 7 trên tạp chí Nature Geoscience, các nhà khoa học mô tả bằng chứng mới cho thấy mặt trăng của chúng ta rõ ràng là ở phía cũ. Bằng cách phân tích tỷ lệ các nguyên tố phóng xạ hiếm trong một mẫu đá mặt trăng được thu thập trong các sứ mệnh Apollo, các nhà khoa học từ Đức đã thu hẹp ngày hình thành mặt trăng xuống còn khoảng 50 triệu năm sau khi hệ mặt trời của chúng ta ra đời - sớm hơn 150 triệu năm so với nhiều người nghiên cứu ước tính.
Đây là thông tin hữu ích nếu, giả sử, bạn muốn mua mặt trăng một chiếc bánh với số lượng nến sinh nhật thích hợp - hoặc, như các tác giả nghiên cứu đã viết, nếu bạn muốn hạn chế tốt hơn ngày tháng khi Trái đất được sinh ra.
"Vì sự hình thành của mặt trăng là sự kiện hành tinh lớn cuối cùng sau sự hình thành của Trái đất, tuổi của mặt trăng cũng cung cấp độ tuổi tối thiểu cho Trái đất", nhà nghiên cứu địa chất và tác giả nghiên cứu Maxwell Thiemens, cựu nhà nghiên cứu của Đại học Cologne, cho biết.
Đó là bởi vì mặt trăng có khả năng hình thành sau một vụ lừa đảo, hành tinh có kích cỡ sao Hỏa va chạm với Trái đất non trẻ trong những ngày đầu của hệ mặt trời. Các mảnh vụn từ tác động khổng lồ này (chủ yếu là các mảnh của lớp phủ nghiền nát của Trái đất) phun vào khí quyển, cuối cùng kết lại thành vệ tinh tròn, đá mà chúng ta biết và yêu thích.
Giả thuyết này giải thích tại sao Trái đất và mặt trăng có thành phần hóa học gần như giống hệt nhau. Chẳng hạn, có thể là khi tác nhân bất hảo đó đâm vào hành tinh non trẻ của chúng ta, nó đã nhặt được một số nguyên tố quý hiếm từ Trái đất không có khả năng đến từ nơi khác trong hệ mặt trời. Bằng cách nghiên cứu sự phân rã của một số nguyên tố phóng xạ trong đá mặt trăng hiện đại, các nhà nghiên cứu Đức đã cố gắng hạn chế ngày của tác động lớn và sự hình thành của mặt trăng.
Nhóm nghiên cứu đã tò mò về hai đồng vị hiếm (phiên bản khác nhau của các nguyên tố) nói riêng - hafnium-182 và đồng vị cuối cùng biến thành sau khi phân rã phóng xạ, vonfram-182.
Sự phong phú tương đối của các nguyên tố này có thể đóng vai trò là một loại đồng hồ vũ trụ, các nhà nghiên cứu đã viết, vì Halfnium-182 có chu kỳ bán rã khoảng 9 triệu năm (có nghĩa là một nửa số lượng nguyên tố nhất định sẽ phân rã thành một thứ khác sau thời gian đó).
"Vào thời điểm chúng ta đạt đến tám nửa cuộc sống (khoảng 64 triệu năm), nguyên tố này đã tuyệt chủng về mặt chức năng" từ hệ mặt trời, Thiemens nói với Live Science trong một email. Điều đó đặt ra giới hạn cứng cho những ngày có thể mà mặt trăng nguyên sinh có thể nhặt được đồng vị trong quá trình va chạm với Trái đất; Nếu hafnium-182 từng tồn tại trên mặt trăng, vụ va chạm phải xảy ra trong vòng 60 triệu năm đầu tiên sau khi hệ mặt trời hình thành, trước khi những đồng vị hiếm đó biến mất hoàn toàn.
Như các nhà nghiên cứu dự đoán, các mẫu đá mặt trăng Apollo đã chứng minh lượng vonfram-182 dồi dào hơn so với các loại đá tương tự từ Trái đất - cho thấy rằng mặt trăng thực sự đã từng rất giàu hafnium-182.
Vì vậy, làm thế nào các nhà khoa học có thể chắc chắn rằng glut vonfram-182 của mặt trăng thực sự đến từ hafnium-182 đã phân rã, và không phải vừa mới nhặt được từ Trái đất sau khi quá trình phân rã kết thúc? Theo Thiemens, nó liên quan đến cách các yếu tố được phân phối trong quá trình hình thành Trái đất.
"Khi một hành tinh đang hình thành, nó hoàn toàn nóng chảy", Thiemens nói. Khi lõi Trái đất hình thành (khoảng 30 triệu năm sau khi hệ mặt trời hoạt động), các nguyên tố nặng như sắt chìm vào lõi, mang theo các yếu tố siderophile (hay "yêu sắt") cùng với chúng. Trong khi đó, các nguyên tố lithophile ("yêu đá") chủ yếu vẫn ở gần bề mặt để trở thành một phần của lớp phủ của hành tinh. Bởi vì vonfram là một siderophile, bất kỳ vonfram-182 nào tồn tại trong thời gian bị ảnh hưởng lớn có lẽ đã chìm vào lõi Trái đất, Thiemens nói. Hafnium, trong khi đó, với tư cách là một lithophile, có lẽ đã có rất nhiều trong lớp phủ của Trái đất, ngay tại nơi xảy ra vụ va chạm. Sau đó, có thể đưa ra giả thuyết rằng sự phong phú của vonfram-182 trong các mẫu mặt trăng ngày nay đến từ hafnium-182 đã phân rã nhặt được từ Trái đất trong 50 triệu hoặc 60 triệu năm đầu tiên của hệ mặt trời.
Vì vậy, mặt trăng đã cũ - có lẽ còn già hơn hầu hết chúng ta nghĩ. Và, nếu bạn hỏi chúng tôi, nó không giống một ngày hơn 4,3 tỷ.
