Phát hiện từng có một 'đại dương nóng chảy' trên Mặt trăng

[miro1510]

Mới đây, các nhà khoa học của sứ mệnh Chandrayaan-3 tại Ấn Độ công bố trên tạp chí khoa học Nature về một 'đại dương tử thần nóng chảy' trên Mặt trăng.

Vào ngày 23 tháng 8 năm 2023, chiếc tàu đổ bộ tên Vikram đã hạ cánh thành công xuống Mặt trăng. Sau đó, họ đã triển khai một xe tự hành có tên Pragyan để khám phá bề mặt.

Địa điểm mà tàu Vikram hạ cánh xa hơn về phía nam so với bất kỳ tàu đổ bộ nào khác trước đây. Điều này giúp các nhà khoa học có thể tìm hiểu thêm về cấu trúc địa chất của những nơi trên Mặt trăng mà chưa từng lấy mẫu.

Phép đo của Pragyan đã phát hiện ra hỗn hợp đặc biệt của các nguyên tố hóa học trong đất Mặt trăng (hay còn được gọi là regolith) xung quanh tàu tương đối đồng đều. Regolith chủ yếu được tạo thành từ một loại đá trắng gọi là ferroan anorthosit.

Sự tương đồng trong thành phần của các mẫu vật mặt trăng cho thấy một đại dương magma đã bao phủ mặt trăng vào giai đoạn đầu lịch sử của nó. Ảnh: NASA

Sự hình thành của Mặt trăng

Sự giống nhau về thành phần hóa học, mặc dù thực tế là chúng đến từ các vị trí địa lý rất xa trên Mặt trăng, chứng minh rằng có một đại dương magma đã bao phủ mặt trăng trong thời kỳ đầu của lịch sử.

Các nhà thiên văn học đã tin rằng Mặt trăng có thể được tạo thành do một vụ va chạm giữa Trái đất và một hành tinh cổ đại có kích thước lớn bằng Sao Hỏa gọi là Theia. Tác động khổng lồ từ cú va chạm sẽ tạo ra một trường mảnh vụn khổng lồ, mà từ đó Mặt trăng sẽ hình thành một cách từ từ sau hàng nghìn năm. Người ta cho rằng đại dương magma đã có từ thời điểm hình thành cho đến hàng chục hay hàng trăm triệu năm sau đó.

Sự nguội đi và kết tinh của đại dương magma này đã giúp hình thành đá ferroan anorthosit, tạo nên lớp vỏ đầu tiên của Mặt Trăng.

Về mặt địa chất, vùng cao nguyên trên Mặt trăng được cho là minh chứng cho lớp vỏ Mặt trăng cổ đại. Chandrayaan-3, Apollo 16 và Luna 20 đều hạ cánh ở đây, do đó, ta có thể kiểm tra các dự đoán về lý thuyết Mặt trăng được bao phủ bởi đại dương magma (LMO).

Vùng sáng và vùng tối Mặt trăng

Đại dương magma lần đầu tiên được phát hiện sau khi các mẫu từ sứ mệnh Apollo 11. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vào thời điểm đó nhận thấy mẫu đất cũng chứa các mảnh đá trắng, giàu khoáng chất anorthite, được đặt tên là ferroan anorthosite.

Khi đại dương magma nguội đi, các khoáng chất đặc hơn như olivin và pyroxen chìm xuống để tạo thành một lớp sâu hơn gọi là lớp phủ, trong khi ferroan anorthosite - ít đặc hơn magma - nổi lên để tạo thành lớp vỏ đầu tiên của Mặt trăng.

Sự khác biệt giữa vùng sáng và vùng tối của Mặt trăng. Ảnh: NASA

Kể từ khi các mô hình đại dương magma Mặt trăng được đưa ra, nhiều đề xuất giải thích về những phức tạp của các mẫu từ Mặt trăng và các quan sát địa chất của vệ tinh này nói chung. Thực tế là lớp vỏ vùng sáng của Mặt trăng có vẻ mỏng hơn nhiều so với lớp vỏ vùng tối.

Tương tự như vậy, ta chưa rõ chính xác tại sao vùng sáng của Mặt trăng lại trải qua nhiều hoạt động núi lửa hơn, dẫn đến việc nó bị chi phối bởi các đồng bằng rộng lớn của đá bazan tối màu, trong khi vùng tối dường như chứa nhiều ferroan anorthosit hơn.

Để cố gắng giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã phát triển các mô hình chi tiết để giải thích cách lớp vỏ Mặt trăng hình thành và bị biến đổi do các vụ phun trào núi lửa và va chạm. Một số mô hình đã dự đoán về nhiều lớp vỏ Mặt trăng, với lớp đá ferroan anorthosit ở trên cùng và nhiều loại đá giàu magiê hơn ở bên dưới.

Điều thú vị là thành phần được đo trong nghiên cứu này không phải là ferroan anorthosit nguyên sơ được cho là tạo nên lớp vỏ Mặt trăng cổ đại. Thay vào đó, nó chứa nhiều magiê hơn.

Quan sát này chỉ ra nồng độ cao hơn của một số khoáng chất nhất định trong lớp vỏ Mặt trăng so với nồng độ mà các mô hình đại dương magma ban đầu chỉ ra. Các nhà nghiên cứu cho rằng các phép đo của họ có thể biểu thị thành phần hỗn hợp của đá ferroan anorthosit tạo nên lớp vỏ Mặt Trăng cổ đại, cùng với các lớp đá giàu magiê bên dưới.

Các lớp này có thể đã bị trộn lẫn do quá trình khai quật vật liệu khi va chạm trên Mặt trăng. Đặc biệt, địa điểm hạ cánh của Chandrayaan-3 có thể đã được bao phủ bởi khoảng 1,5 - 2 km đá phun ra từ cái gọi là lưu vực va chạm "Nam Cực - Aitken" - một vùng trũng có bề mặt đường kính khoảng 2.500 km, được cho là do một cuộc va chạm khổng lồ cách đây 4,2 đến 4,3 tỷ năm.

Các hố va chạm sau đó sẽ tiếp tục trộn lẫn và phân tán các vật liệu này, dẫn đến phép đo của tàu Chandrayaan-3 trong nghiên cứu này.