Hố va chạm lớn nhất của Mặt Trăng có điều gì đó kỳ lạ đang diễn ra

(Dân trí) - Nghiên cứu mới cho thấy hố va chạm này ẩn chứa những bí mật về sự hình thành và tiến hóa ban đầu của Mặt Trăng. Các nhà du hành đặt mục tiêu sẽ tiếp cận chính xác vị trí này để tìm hiểu.

Bồn địa Nam Cực - Aitken ở cực nam trên Mặt Trăng (ảnh: Wikipedia).

Tương tác hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng đã khiến một bán cầu của Mặt Trăng luôn “đứng im”, không bao giờ quay về phía Trái Đất. Tuy nhiên, Mặt Trăng vẫn xoay, chỉ là thời gian xoay một vòng quanh trục của nó bằng thời gian hoàn thành một vòng quỹ đạo quanh Trái Đất.

Hiện tượng này được gọi là quay đồng bộ, và ở phía khuất của Mặt Trăng, có một hố khổng lồ gọi là bồn địa Nam Cực-Aitken, trải dài hơn 1.930 km từ bắc xuống nam và 1.600 km từ đông sang tây.

Hố va chạm cổ xưa này hình thành cách đây khoảng 4,3 tỷ năm khi một tiểu hành tinh giáng một cú đánh vào Mặt Trăng non trẻ.

Một nghiên cứu mới của các nhà khoa học ở Trường đại học Arizona, Mỹ, cho thấy hố va chạm khổng lồ này ẩn chứa những bí mật về sự hình thành và tiến hóa ban đầu của Mặt Trăng.

Giáo sư Jeffrey Andrews-Hanna và các đồng nghiệp đã khám phá ra điều này sau khi phân tích kỹ lưỡng hình dạng của bồn địa Nam Cực-Aitken. Các bồn địa va chạm khổng lồ trong hệ Mặt Trời có chung hình dạng giọt nước đặc trưng, thon dần về phía dưới của hướng va chạm.

Hố va chạm lớn nhất của Mặt Trăng, bồn địa Nam Cực–Aitken. Nó được đặt tên như vậy vì trải dài giữa miệng núi lửa Aitken và cực nam (ảnh: NASA.GSFC/Arizona State University).

Các giả định trước đây cho rằng tiểu hành tinh đã va chạm từ phía nam, nhưng phân tích mới cho thấy bồn địa thực sự thu hẹp về phía nam, nghĩa là vụ va chạm đến từ phía bắc. Chi tiết tưởng chừng như rất nhỏ này lại có ý nghĩa sâu sắc đối với những gì các nhà du hành vũ trụ trên con tàu Artemis tới đây sẽ tìm thấy khi họ hạ cánh gần địa điểm này.

Các hố va chạm không phân bố vật liệu một cách đồng đều. Phần cuối của bồn địa thường bị chôn vùi dưới một lớp vật chất phóng xạ dày đặc, tức là vật chất bị bắn ra từ sâu bên trong Mặt Trăng trong quá trình va chạm. Phần cuối của bồn địa nhận được ít mảnh vỡ này hơn.

Vì các con tàu Artemis nhắm vào rìa phía nam của bồn địa nên hướng va chạm đã được hiệu chỉnh đồng nghĩa với việc các nhà du hành sẽ hạ cánh chính xác tại vị trí cần thiết để nghiên cứu vật liệu từ sâu bên trong Mặt Trăng, về cơ bản là lấy được mẫu lõi địa chất mà không cần phải khoan.

Các hố va chạm Messier (trái) và Messier A (phải) trên Mặt Trăng, ở Mare Fecunditatis, được tàu Apollo 11 chụp lại. Đây là một ví dụ tuyệt vời về các hố va chạm được hình thành bởi các tác nhân va chạm ở góc thấp (ảnh: NASA).

Khám phá này đặc biệt thú vị ở chỗ các vật liệu trong hố va chạm chứa đựng những thứ kỳ lạ. Vào thời kỳ đầu của lịch sử, Mặt Trăng được bao phủ bởi một đại dương magma toàn cầu. Khi lớp nóng chảy này nguội đi và kết tinh trong hàng triệu năm, các khoáng chất nặng chìm xuống tạo thành lớp phủ, trong khi các khoáng chất nhẹ hơn nổi lên tạo thành lớp vỏ.

Tuy nhiên, một số nguyên tố nhất định không thể kết hợp vào đá rắn mà thay vào đó lại tập trung trong cặn cuối cùng của magma lỏng. Những nguyên tố còn sót lại này bao gồm kali, các nguyên tố đất hiếm và phốt pho, được gọi chung là KREEP, đã không thể đông đặc.

Điều bí ẩn vẫn luôn nằm trong câu hỏi tại sao KREEP lại tập trung gần như hoàn toàn ở phía Mặt Trăng hướng về Trái Đất. Vật liệu phóng xạ này tạo ra nhiệt lượng thúc đẩy hoạt động núi lửa dữ dội, tạo ra những đồng bằng bazan tối màu tạo nên "khuôn mặt" quen thuộc mà chúng ta nhìn thấy từ Trái Đất.

Trong khi đó, phía khuất vẫn còn nhiều miệng hố và hầu như không có núi lửa.

Nghiên cứu mới đưa ra lời giải thích rằng lớp vỏ của Mặt Trăng phải dày hơn đáng kể ở nửa khuất, một sự bất đối xứng mà các nhà khoa học vẫn chưa hiểu hết. Nhóm nghiên cứu cho rằng khi lớp vỏ của nửa khuất dày lên, nó đã ép đại dương magma còn lại bên dưới về phía mặt trước trở nên mỏng hơn.

Bồn địa Aitken ở cực nam trên Mặt Trăng, từ dữ liệu Kaguya của JAXA. Quan sát ở góc -45 độ. Vành đen là một ước tính cũ; các vành hình elip màu tím và xám lần theo vành trong và vành ngoài của miệng núi lửa (ảnh; Wikimedia).

Vụ va chạm Nam Cực-Aitken cung cấp bằng chứng quan trọng ủng hộ mô hình này. Sườn phía tây của bồn địa cho thấy nồng độ thorium phóng xạ cao, một nguyên tố đặc trưng trong vật liệu giàu KREEP, trong khi sườn phía đông thì không.

Sự bất đối xứng này cho thấy vụ va chạm đã cắt qua lớp vỏ Mặt Trăng ngay tại ranh giới nơi một lớp magma mỏng, rời rạc giàu KREEP vẫn tồn tại bên dưới một số phần của mặt bên kia. Vụ va chạm về cơ bản đã mở ra một cánh cửa sổ vào vùng chuyển tiếp này giữa vùng giàu KREEP của mặt gần và lớp vỏ điển hình hơn của mặt bên kia.

Tàu vũ trụ Artemis I đã được phóng thành công từ Trung tâm vũ trụ Kennedy vào ngày 16 tháng 11 năm 2022 (ảnh: Bill Ingalls).

Khi các nhà du hành trên tàu Artemis thu thập mẫu vật từ vùng phóng xạ này và mang về Trái Đất, các nhà khoa học sẽ có cơ hội kiểm tra những mô hình này với độ chi tiết chưa từng có.

Những tảng đá tưởng như vô tri cuối cùng có thể giải thích cách Mặt Trăng của chúng ta tiến hóa từ một quả cầu nóng chảy thành thế giới địa chất đa dạng mà chúng ta thấy ngày nay, với hai bán cầu khác biệt đáng kể mang hai câu chuyện rất khác nhau về cùng một quá khứ.

Nguồn: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-va-cham-lon-nhat-cua-mat-trang-co-dieu-gi-do-ky-la-dang-dien-ra-20251021231146719.htm