Nghi ngờ tăng thêm về các mô hình mặt trăng ra đời

Một đội nghiên cứu quốc tế khẳng định gần như toàn bộ chất liệu tạo nên Mặt trăng có xuất xứ từ Trái đất sơ khai. Những kết quả này mâu thuẫn với các mô hình thiên văn học của sự ra đời Mặt trăng bởi sự va chạm của một vật thể cỡ Hỏa tinh với Trái đất sơ khai, theo đó thì hơn 40% chất liệu tạo nên Mặt trăng có xuất xứ từ vật thể va chạm cỡ Hỏa tinh tên gọi là “Theia”.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Geoscience và được xây dựng trên kịch bản hình thành Mặt trăng phổ biến cho rằng Theia đã va chạm với một tiền Trái đất non trẻ và cú va chạm khủng khiếp này đã ném tung ra một cái đĩa chất liệu sau đó quay xung quanh Trái đất. Cái đĩa ấy được cho rằng đã đặc lại trong vòng vài thế kỉ và sau đó nhanh chóng bồi tụ để tạo nên Mặt trăng như chúng ta biết. Nhiều mô phỏng dạng số của kịch bản này cho thấy tối đa 60% chất liệu tạo nên cái đĩa ấy có xuất xứ từ lớp bao của Trái đất, với 40% còn lại là chất liệu nguồn gốc Theia. Điều này có nghĩa là thành phần hóa địa riêng biệt của Trái đất và Theia sẽ được tìm thấy trong chất liệu mặt trăng, vì vật chất nguồn gốc Theia sẽ dễ dàng phân biệt với vật chất nguồn gốc Trái đất.

Tỉ số đồng vị titanium của Mặt trăng rất giống với tỉ số titanium trên Trái đất. (Ảnh: NASA)

Đồng vị titanium

Nhưng Junjun Zhang thuộc trường Đại học Chicago ở Mĩ và các đồng nghiệp khác ở Thụy Sĩ tìm thấy rằng khi họ so sánh hàm lượng tương đối của các đồng vị titanium trong các mẩu đá lấy từ Trái đất và Mặt trăng – sau khi hiệu chỉnh dấu hiệu mặt trăng loại bỏ mọi sự “nhiễu” có thể do tia vũ trụ gây ra – họ tìm thấy cả hai dấu hiệu giống hệt nhau đến khoảng bốn phần triệu. Theo các nhà nghiên cứu, sự đồng nhất về đồng vị titanium như thế này cho thấy rằng Mặt trăng có cấu tạo chủ yếu là chất liệu có xuất xứ từ lớp bao của Trái đất. Kết quả này có vẻ mâu thuẫn với đa số những mô hình va chạm dạng số hoặc những đề xuất rằng thành phần của Theia giống đến bất ngờ với thành phần của Trái đất.

Trước đây, những nhà nghiên cứu khác đã khảo sát các dấu hiệu đồng vị của chất liệu mặt trăng và đã tìm thấy rằng các đồng vị silicon, chromium, tungsten và oxygen đối với Trái đất và chất liệu mặt trăng là rất giống nhau. Nghiên cứu silicon, chromium, tungsten phù hợp với các tính toán va chạm lớn dạng số, chúng xây dựng trên giả thuyết rằng thành phần của Theia khá giống với thành phần của Hỏa tinh. Nhưng, giống như với đồng vị titanium, các dấu hiệu đồng vị oxygen của đá địa cầu và đá mặt trăng đều giống nhau đến mức Theia không thể đóng góp hơn một vài trăm chất liệu cho cái đĩa tạo nên Mặt trăng.

Anh em song sinh của Trái đất?

Các nhà nghiên cứu đã xét khả năng Theia có một thành phần giống đến bất ngờ với thành phần của Trái đất; nhưng họ cũng trình bày trong bài báo trên rằng “quan điểm này có vẻ giả tạo và đòi hỏi những trường hợp đặc biệt cho một mầm hành tinh [Theia] có thành phần đồng vị titanium, oxygen và tungsten giống với một hành tinh đang trưởng thành [Trái đất]”. Một kịch bản khác mà các nhà nghiên cứu đề xuất là sự khác biệt đồng vị giữa vật chất Trái đất và vật chất Theia có thể đã bị xóa nhòa trong quá trình trao đổi vật chất dễ bay hơi sau cú va chạm. Nhưng để xảy ra như vậy với titanium, sẽ phải viện dẫn đến những kịch bản không thực tế - ví dụ như sự nguội đi cực kì chậm của cái đĩa hình thành Mặt trăng hoặc sự trộn xoáy quy mô lớn. Những khả năng khác, trong đó có thực tế rằng chất liệu mặt trăng có lẽ đã được tạo ra bởi sự trao đổi chất liệu giữa đại dương magma của Trái đất và cái đĩa tiền mặt trăng, hoặc do sự vứt ném chất liệu từ một Trái đất hậu va chạm đang quay nhanh, hiện đang được xem xét.

Alpha Physics – thuvienvatly.com
Nguồn: physicsworld.com