Có một vấn đề với mặt trăng: Không ai thực sự biết nó hình thành như thế nào và lý thuyết phổ biến nhất - được gọi là giả thuyết tác động khổng lồ - dường như không phù hợp với các quan sát hiện đại về thành phần hóa học của mặt trăng.
Trong một nghiên cứu mới được công bố ngày 29 tháng 4 trên tạp chí Nature Geoscience, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản và Hoa Kỳ cố gắng giải quyết nghịch lý mặt trăng này bằng cách thêm một đại dương magma vào hỗn hợp.
Nghiên cứu mới bắt đầu với phiên bản tiêu chuẩn của giả thuyết tác động khổng lồ, diễn ra như sau: Ngày xưa, khoảng 4,5 tỷ năm trước, khi hệ mặt trời vẫn còn đầy các hành tinh bé, một tảng đá nổi loạn có kích thước tương đương sao Hỏa rẽ nhầm vào gần sao Kim và đập đầu vào Trái đất vẫn đang hình thành. Phần còn lại của mảnh hành tinh ngoại lai này, cùng với một số vật chất vỡ vụn vỡ ra khỏi Trái đất, kết lại trên quỹ đạo quanh hành tinh của chúng ta và cuối cùng trở thành mặt trăng tròn, nổi bật mà chúng ta biết và yêu thích, theo lý thuyết.
Các mô phỏng trên máy tính về tác động cổ xưa này cho thấy, nếu đây thực sự là cách mặt trăng xuất hiện, hầu hết các vật liệu tạo nên mặt trăng sẽ phải đến từ hành tinh rơi xuống Trái đất. Nhưng những nghiên cứu gần đây về đá mặt trăng lại kể một câu chuyện khác. Càng ngày, các nhà nghiên cứu càng phát hiện ra rằng thành phần hóa học của Trái đất và mặt trăng gần giống nhau. Làm thế nào, sau đó, mặt trăng có thể được tạo thành chủ yếu từ Trái đất và hầu hết không phải Trái đất cùng một lúc? Một cái gì đó phải đưa ra.
Các tác giả của nghiên cứu mới cố gắng giải quyết nghịch lý này bằng cách đặt thời gian của tác động lớn vào khoảng 50 triệu năm sau khi mặt trời hình thành (về phía cuối của cửa sổ ước tính điển hình) khi Trái đất non trẻ có thể bị bao phủ bởi một biển magma lên đến 930 dặm (1.500 km) sâu. Trong một loạt các mô phỏng trên máy tính, các nhà nghiên cứu đã ném một protoplanet đá vào Trái đất ướt đẫm magma này, và sau đó quan sát khi biển nóng chảy văng lên không gian trong một "cánh tay" magma khổng lồ.
Magma bị tác động đạt đến nhiệt độ cao hơn đáng kể so với vật liệu đá của hành tinh, khiến cho vảy magma mở rộng về thể tích khi nó xuất hiện trong không gian. Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã viết, phép thuật magma bắn theo các mảnh vỡ của hành tinh nguyên sinh xung quanh quỹ đạo Trái đất, nhưng đã nhanh chóng vượt qua chúng. Trong khi hầu hết các vật va chạm protoplanet cuối cùng rơi trở lại đại dương nóng của Trái đất, đám mây vật chất nóng chảy khổng lồ vẫn ở trên quỹ đạo và cuối cùng kết lại thành mặt trăng. Những mô phỏng này dẫn đến một mặt trăng có tỷ lệ vật liệu có nguồn gốc từ Trái đất cao hơn nhiều so với các nghiên cứu trước đây đã tìm thấy.
"Trong mô hình của chúng tôi, khoảng 80% mặt trăng được làm bằng vật liệu nguyên sinh Trái đất", đồng tác giả nghiên cứu Shun-ichiro Karato, nhà địa vật lý tại Đại học Yale, cho biết trong một tuyên bố. "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."
Theo các tác giả nghiên cứu, giả thuyết đại dương magma cho thấy thành phần hóa học giống Trái đất của mặt trăng có thể tương thích với lý thuyết tác động khổng lồ. Nó vẫn chưa phải là một câu trả lời hoàn chỉnh cho cách mặt trăng hình thành, nhưng nó thống nhất lý thuyết chiếm ưu thế với các quan sát thực tế gọn gàng hơn một chút.
