Mới đây, các nhà thiên văn vừa đưa ra kết luận về sự hình thành của Mặt trăng. Theo đó, Mặt trăng hình thành cách đây 4,527 tỷ năm, nghĩa là 40 triệu năm sau khi Trái đất ra đời. Nó xuất hiện do sự va chạm của một hành tinh khác với Trái đất, và quá trình đó mang tính quyết định đối với việc ra đời của sự sống trên Trái đất.
Lịch sử chung của Trái đất và Mặt trăng được bắt đầu với một màn tận thế. Trước đó, còn có một hành tinh khác nữa quay quanh Mặt trời. Hành tinh này lớn ngang Sao hoả, tuy nhiên nó chuyển động với một quỹ đạo không ổn định nên một ngày kia nó đi vào “con đường tử” vì va chạm với hành tinh khác. Bằng vận tốc vô cùng lớn (40.000 km/h), “vật khổng lồ” này đâm sầm vào Trái đất của chúng ta và năng lượng va chạm toả ra lớn đến mức nó hoá hơi gần như toàn bộ. Vỏ Trái đất vừa mới đông cứng lại bị nóng chảy ra; biển magma sôi sùng sục, chảy ào ào trên bề mặt Trái đất. Từ hố lớn mà cú nổ này tạo ra hàng tỷ tấn mảnh vỡ đỏ rực bắn vào vũ trụ. Đám mây vật chất siêu nóng đó dần dần đông cứng lại để trở thành bạn đồng hành của Trái đất, đó là Mặt trăng.
Càng ngày càng có nhiều nhà thiên văn tin hơn vào kịch bản về sự phá huỷ nhưng mang tính đầy sáng tạo này. Họ gọi hành tinh lạ đã bị huỷ là Theia. Theo thần thoại Hy Lạp, đó là mẹ của Thần Mặt trăng Selene.
Các nhà khoa học Đức đã tính được thời điểm chính xác xảy ra sự kiện này, đó là trước đây 4,527 tỷ năm, nghĩa là khoảng 40 triệu năm sau khi Trái đất ra đời. Và như vậy, cuối cùng một điều khá rõ là, khác với lâu nay các nhà thiên văn vẫn phỏng đoán, Trái đất và Mặt trăng không đồng thời sinh ra từ một đám mây gốc. Sau vụ nổ này, Trái đất gần như lại được hồi sinh vì sau cú va chạm, nó bị hổng một lỗ lớn giống như trái táo vừa bị gặm và chỉ sau vài triệu năm nó mới được magma lấp đầy (xem hình 2).
Các nhà khoa học Đức đi đến kết quả này nhờ phân tích mẫu (vài gram trong số toàn bộ 382 kg) mà các nhà du hành vũ trụ Mỹ trên tàu Apollo thu được từ Mặt trăng cách đây 30 năm. Mối quan tâm chính của họ là kim loại Vonfram tồn tại với lượng nhỏ trong đám bụi Mặt trăng. Họ ngạc nhiên khi thấy nồng độ đồng vị Vonfram 182 thay đổi từ mẫu này sang mẫu khác. Tỷ lệ đồng vị này hình thành do sự phân huỷ của đồng vị nguyên tố phóng xạ Hafni 182. Chất này tan ra trong những triệu năm đầu tiên khi hệ Mặt trời vừa hình thành. Qua đó, chúng ta có mộtđồng hồ đo tuổi thọ của Mặt trăng, vì các mẫu địa chất cho thấy, nếu nồng độ đồng vị Vonfram 182 càng dao động thì thời điểm hình thành Mặt trăng càng phải lui về trước. Cuối cùng, các nhà khoa học đã tính chính xác thời điểm xảy ra vụ va chạm nhờ khối phổ kế hiện đại. Với các phép đo siêu chính xác này, các nhà địa chất còn trả lời được câu hỏi: Liệu Mặt trăng chỉ hoàn toàn gồm phần còn lại của Theia hay nó còn gồm cả vật liệu của Trái đất?
Các nhà khoa học đã chứng minh một phần Mặt trăng được hình thành từ Trái đất nhờ phân tích địa hoá mẫu đất đá của nó để so với Trái đất. Những hành tinh nhỏ như Sao hoả hay các thiên thạch chứa hàm lượng cao nguyên tố Niobi. Nhưng trong đất đá của Trái đất ít có và phần Niobi thiếu hụt đó là ở trong phần kim loại của nhân Trái đất. Các mẫu đất đá do tàu Apollo lấy về cho kết quả gây ngạc nhiên: Trên Mặt trăng, Niobi cũng hiếm hơn là dự tính, nhưng cũng không đến nỗi hiếm như ở Trái đất. Hỗn hợp hệt như vậy hình thành khi trộn lẫn vật liệu Trái đất với vật liệu khác. Vậy Mặt trăng gồm nửa này của Trái đất, nửa kia của Theia. Các chuyến bay của phi thuyền Apollo cho thấy những thông tin đầu tiên rằng Mặt trăng không phải là thiên thể thông thường. Các phép đo địa chấn đi đến kết luận: Khác với các thiên thể khác, Mặt trăng không có nhân sắt, điều hoàn toàn bất thường. Ngoài ra, điều làm các chuyên gia lúng túng là vệ tinh này hết sức khô. Dù tìm thế nào thì trên mặt Mặt trăng cũng không thể tìm thấy một phân tử nước. Trái lại, trên Trái đất, trong đất đá chứa nước nhiều gấp năm lần các đại dương.
Cách đây 3 năm, nhà thiên văn Mỹ Robin Canup đã lập một mô hình máy tính mô phỏng kịch bản va chạm giải thích hợp lý cả hai hiện tượng trên. Nó đã tái hiện chính xác quá trình hình thành Mặt trăng nhờ va chạm. Khi đập vào Trái đất, mô phỏng đã cho thấy rõ, chỉ có nhân sắt của Theia mới giữ được nguyên vẹn. Nó khoan sâu vào bên trong Trái đất rồi nóng chảy cùng với nhân sắt vốn tồn tại sẵn của Trái đất. Phần còn lại của Theia bay hơi. Sau một năm, đám mây vật chất kết lại thành Mặt trăng, bởi vậy trên Mặt trăng rất nghèo sắt. Nhiệt va chạm làm cho vật liệu tạo nên Mặt trăng hoàn toàn khô; nước và tất cả các nguyên tố dễ bay hơi đã hoá hơi hết. Đó là lý do giải thích tại sao Mặt trăng lại khô như vậy.
Vào thời kỳ đầu của hệ Mặt trời, không hiếm khi xảy ra những cú va chạm với hệ quả nghiêm trọng. Chỉ không rõ là vì sao hành tinh gần Mặt trời nhất là Sao thuỷ lại quá nặng nếu so với kích thước của nó. Mô phỏng máy tính đã cho câu trả lời: Do va chạm với một thiên thể mà Sao Thuỷ mất phần lớn lớp đất đá của nó, chỉ còn lại nhân kim loại rất nặng. Cũng vì va chạm, Sao kim và Sao thiên vương quay ngược. Do vậy, ít nhất, cú va chạm của Theia với Trái đất đã chứng tỏ là rất hữu ích. Việc một hành tinh biến mất để sinh ra Mặt trăng có lẽ đã mang tính quyết định cho quá trình sinh ra sự sống. Sức hút của Mặt trăng tác dụng như cái xích giữ trục quay của Trái đất lại, ngăn không cho nó lắc lư hỗn loạn. Nếu không có Mặt trăng, Trái đất sẽ chao đảo trên quỹ đạo quanh Mặt trời hệt như con vụ của trẻ em, giống như Sao hoả và Sao kim. Hệ quả hết sức tai hại cho bề mặt Trái đất là khí hậu sẽ thăng, giáng khủng khiếp: Trong một khoảng thời gian ngắn, các vùng cực có thể biến thành “lò sưởi”, vùng nhiệt đới thành “tủ lạnh”. Ngay ở những vùng ôn đới cũng có dao động mạnh về nhiệt độ và vì thế, không thể nghĩ đến sự hình thành những dạng cao của sự sống, nhất làcon người.
Nếu không có Mặt trăng, ngay cả đơn bào có lẽ cũng không hình thành bởi với sức hút, Mặt trăng tạo ra thuỷ triều và chỉ có sự thay đổi nhanh giữa triều lên và triều xuống mới tạo điều kiện lý tưởng cho việc sinh ra những phân tử đầu tiên. Đó là dự đoán của nhà sinh học phân tử Anh R. Lathe.
Lúc đầu, cách đây 4,5 tỷ năm, tác động của thuỷ triều do Mặt trăng tạo nên cũng lớn hơn nhiều. Ngay sau khi sinh, thiên thể non trẻ này bay nhanh, thấp trên bề mặt Trái đất. Lúc đó, ban đêm trăng tròn lớn hơn ngày nay đến 15 lần. Qua sự gần gũi này, nó bắt Trái đất quay nhanh hơn nhiều so với ngày nay. Khi đó, một ngày chỉ dài 5 tiếng. Sau đó, Mặt trăng đi xa Trái đất dần dần và khi đó, nó hãm chuyển động quay của Trái đất. Ngày dài ra hơn... Cho đến ngày nay, quá trình tách này vẫn còn tiếp diễn. Mỗi năm, nó rời xa Trái đất đến 4 cm nhưng đến một lúc nào đó trong tương lai xa, việc hãm chuyển động quay của Trái đất sẽ dẫn đến việc quá trình này đảo ngược trở lại và Mặt trăng lại đến gần Trái đất. Chậm nhất là sau vài triệu triệu năm nữa, khi Mặt trời chỉ còn là một anh lùn trắng lờ mờ trên nền trời, thậmchí Mặt trăng sẽ rơi vào Trái đất. Và khi đó, sẽ như ban đầu, hai thiên thể lại hoà hợp thành một.
Theo Tạp chí hoạt động khoa học
Lịch sử chung của Trái đất và Mặt trăng được bắt đầu với một màn tận thế. Trước đó, còn có một hành tinh khác nữa quay quanh Mặt trời. Hành tinh này lớn ngang Sao hoả, tuy nhiên nó chuyển động với một quỹ đạo không ổn định nên một ngày kia nó đi vào “con đường tử” vì va chạm với hành tinh khác. Bằng vận tốc vô cùng lớn (40.000 km/h), “vật khổng lồ” này đâm sầm vào Trái đất của chúng ta và năng lượng va chạm toả ra lớn đến mức nó hoá hơi gần như toàn bộ. Vỏ Trái đất vừa mới đông cứng lại bị nóng chảy ra; biển magma sôi sùng sục, chảy ào ào trên bề mặt Trái đất. Từ hố lớn mà cú nổ này tạo ra hàng tỷ tấn mảnh vỡ đỏ rực bắn vào vũ trụ. Đám mây vật chất siêu nóng đó dần dần đông cứng lại để trở thành bạn đồng hành của Trái đất, đó là Mặt trăng.
Càng ngày càng có nhiều nhà thiên văn tin hơn vào kịch bản về sự phá huỷ nhưng mang tính đầy sáng tạo này. Họ gọi hành tinh lạ đã bị huỷ là Theia. Theo thần thoại Hy Lạp, đó là mẹ của Thần Mặt trăng Selene.
Các nhà khoa học Đức đã tính được thời điểm chính xác xảy ra sự kiện này, đó là trước đây 4,527 tỷ năm, nghĩa là khoảng 40 triệu năm sau khi Trái đất ra đời. Và như vậy, cuối cùng một điều khá rõ là, khác với lâu nay các nhà thiên văn vẫn phỏng đoán, Trái đất và Mặt trăng không đồng thời sinh ra từ một đám mây gốc. Sau vụ nổ này, Trái đất gần như lại được hồi sinh vì sau cú va chạm, nó bị hổng một lỗ lớn giống như trái táo vừa bị gặm và chỉ sau vài triệu năm nó mới được magma lấp đầy (xem hình 2).
Các nhà khoa học Đức đi đến kết quả này nhờ phân tích mẫu (vài gram trong số toàn bộ 382 kg) mà các nhà du hành vũ trụ Mỹ trên tàu Apollo thu được từ Mặt trăng cách đây 30 năm. Mối quan tâm chính của họ là kim loại Vonfram tồn tại với lượng nhỏ trong đám bụi Mặt trăng. Họ ngạc nhiên khi thấy nồng độ đồng vị Vonfram 182 thay đổi từ mẫu này sang mẫu khác. Tỷ lệ đồng vị này hình thành do sự phân huỷ của đồng vị nguyên tố phóng xạ Hafni 182. Chất này tan ra trong những triệu năm đầu tiên khi hệ Mặt trời vừa hình thành. Qua đó, chúng ta có mộtđồng hồ đo tuổi thọ của Mặt trăng, vì các mẫu địa chất cho thấy, nếu nồng độ đồng vị Vonfram 182 càng dao động thì thời điểm hình thành Mặt trăng càng phải lui về trước. Cuối cùng, các nhà khoa học đã tính chính xác thời điểm xảy ra vụ va chạm nhờ khối phổ kế hiện đại. Với các phép đo siêu chính xác này, các nhà địa chất còn trả lời được câu hỏi: Liệu Mặt trăng chỉ hoàn toàn gồm phần còn lại của Theia hay nó còn gồm cả vật liệu của Trái đất?
Các nhà khoa học đã chứng minh một phần Mặt trăng được hình thành từ Trái đất nhờ phân tích địa hoá mẫu đất đá của nó để so với Trái đất. Những hành tinh nhỏ như Sao hoả hay các thiên thạch chứa hàm lượng cao nguyên tố Niobi. Nhưng trong đất đá của Trái đất ít có và phần Niobi thiếu hụt đó là ở trong phần kim loại của nhân Trái đất. Các mẫu đất đá do tàu Apollo lấy về cho kết quả gây ngạc nhiên: Trên Mặt trăng, Niobi cũng hiếm hơn là dự tính, nhưng cũng không đến nỗi hiếm như ở Trái đất. Hỗn hợp hệt như vậy hình thành khi trộn lẫn vật liệu Trái đất với vật liệu khác. Vậy Mặt trăng gồm nửa này của Trái đất, nửa kia của Theia. Các chuyến bay của phi thuyền Apollo cho thấy những thông tin đầu tiên rằng Mặt trăng không phải là thiên thể thông thường. Các phép đo địa chấn đi đến kết luận: Khác với các thiên thể khác, Mặt trăng không có nhân sắt, điều hoàn toàn bất thường. Ngoài ra, điều làm các chuyên gia lúng túng là vệ tinh này hết sức khô. Dù tìm thế nào thì trên mặt Mặt trăng cũng không thể tìm thấy một phân tử nước. Trái lại, trên Trái đất, trong đất đá chứa nước nhiều gấp năm lần các đại dương.
Cách đây 3 năm, nhà thiên văn Mỹ Robin Canup đã lập một mô hình máy tính mô phỏng kịch bản va chạm giải thích hợp lý cả hai hiện tượng trên. Nó đã tái hiện chính xác quá trình hình thành Mặt trăng nhờ va chạm. Khi đập vào Trái đất, mô phỏng đã cho thấy rõ, chỉ có nhân sắt của Theia mới giữ được nguyên vẹn. Nó khoan sâu vào bên trong Trái đất rồi nóng chảy cùng với nhân sắt vốn tồn tại sẵn của Trái đất. Phần còn lại của Theia bay hơi. Sau một năm, đám mây vật chất kết lại thành Mặt trăng, bởi vậy trên Mặt trăng rất nghèo sắt. Nhiệt va chạm làm cho vật liệu tạo nên Mặt trăng hoàn toàn khô; nước và tất cả các nguyên tố dễ bay hơi đã hoá hơi hết. Đó là lý do giải thích tại sao Mặt trăng lại khô như vậy.
Vào thời kỳ đầu của hệ Mặt trời, không hiếm khi xảy ra những cú va chạm với hệ quả nghiêm trọng. Chỉ không rõ là vì sao hành tinh gần Mặt trời nhất là Sao thuỷ lại quá nặng nếu so với kích thước của nó. Mô phỏng máy tính đã cho câu trả lời: Do va chạm với một thiên thể mà Sao Thuỷ mất phần lớn lớp đất đá của nó, chỉ còn lại nhân kim loại rất nặng. Cũng vì va chạm, Sao kim và Sao thiên vương quay ngược. Do vậy, ít nhất, cú va chạm của Theia với Trái đất đã chứng tỏ là rất hữu ích. Việc một hành tinh biến mất để sinh ra Mặt trăng có lẽ đã mang tính quyết định cho quá trình sinh ra sự sống. Sức hút của Mặt trăng tác dụng như cái xích giữ trục quay của Trái đất lại, ngăn không cho nó lắc lư hỗn loạn. Nếu không có Mặt trăng, Trái đất sẽ chao đảo trên quỹ đạo quanh Mặt trời hệt như con vụ của trẻ em, giống như Sao hoả và Sao kim. Hệ quả hết sức tai hại cho bề mặt Trái đất là khí hậu sẽ thăng, giáng khủng khiếp: Trong một khoảng thời gian ngắn, các vùng cực có thể biến thành “lò sưởi”, vùng nhiệt đới thành “tủ lạnh”. Ngay ở những vùng ôn đới cũng có dao động mạnh về nhiệt độ và vì thế, không thể nghĩ đến sự hình thành những dạng cao của sự sống, nhất làcon người.
Nếu không có Mặt trăng, ngay cả đơn bào có lẽ cũng không hình thành bởi với sức hút, Mặt trăng tạo ra thuỷ triều và chỉ có sự thay đổi nhanh giữa triều lên và triều xuống mới tạo điều kiện lý tưởng cho việc sinh ra những phân tử đầu tiên. Đó là dự đoán của nhà sinh học phân tử Anh R. Lathe.
Lúc đầu, cách đây 4,5 tỷ năm, tác động của thuỷ triều do Mặt trăng tạo nên cũng lớn hơn nhiều. Ngay sau khi sinh, thiên thể non trẻ này bay nhanh, thấp trên bề mặt Trái đất. Lúc đó, ban đêm trăng tròn lớn hơn ngày nay đến 15 lần. Qua sự gần gũi này, nó bắt Trái đất quay nhanh hơn nhiều so với ngày nay. Khi đó, một ngày chỉ dài 5 tiếng. Sau đó, Mặt trăng đi xa Trái đất dần dần và khi đó, nó hãm chuyển động quay của Trái đất. Ngày dài ra hơn... Cho đến ngày nay, quá trình tách này vẫn còn tiếp diễn. Mỗi năm, nó rời xa Trái đất đến 4 cm nhưng đến một lúc nào đó trong tương lai xa, việc hãm chuyển động quay của Trái đất sẽ dẫn đến việc quá trình này đảo ngược trở lại và Mặt trăng lại đến gần Trái đất. Chậm nhất là sau vài triệu triệu năm nữa, khi Mặt trời chỉ còn là một anh lùn trắng lờ mờ trên nền trời, thậmchí Mặt trăng sẽ rơi vào Trái đất. Và khi đó, sẽ như ban đầu, hai thiên thể lại hoà hợp thành một.
Theo Tạp chí hoạt động khoa học
