Mặt Trăng - vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất - là một thiên thể khác thường của Hệ Mặt Trời. Mới đây, một lý thuyết mới giải thích về nguồn gốc của nó đã được công bố và đã mang lại những biến động đối với lý thuyết hiện tại về một "va chạm lớn". Nghiên cứu này đã được công bố ngày 31 tháng 10 trên tạp chí Nature.
Mặt Trăng là khá lớn khi so sánh với hành tinh mẹ của nó là Trái Đất, nó được tạo thành từ cùng những vật liệu đã tạo thành Trái Đất, trừ một số chất dễ bay hơi đã bốc hơi từ sớm. Điều đó khiến cho nó khác biệt với tất cả các vệ tinh lớn khác của Hệ Mặt Trời - theo Sarah Steward, giáo sư về khoa học Trái Đất và hành tinh tại Đại học California, Davis và là tác giả chính của nghiên cứu.
"Mọi thiên thể khác trong Hệ Mặt Trời có cấu tạo hoá học khắc hẳn," bà nói.
Lý thuyết về sự hình thành Mặt Trăng hiện nay như sau: trong giai đoạn cuối của việc hình thành Hệ Mặt Trời, xuất hiện một pha gọi là "va chạm lớn", trong đó các thiên thể nóng có kích thước cỡ hành tinh va chạm với nhau. Một thiên thể có kích thước của Sao Hoả đã va chạm với tiền thân của Trái Đất khi đó và làm cho một lượng vật chất bị ném ra ngoài không gian, từ đám vật chất đó đã hình thành Mặt Trăng. Va chạm này đã thiết lập xung lượng góc cho hệ Trái Đất - Mặt Trăng và làm cho ngày của Trái Đất khi đó kéo dài 5 giờ. Trải qua thời gian rất dài, Mặt Trăng bị đẩy xa dần khỏi Trái Đất và sự quay cũng chậm lại để một ngày cuối cùng có 24 giờ như ngày nay.
Các nhà khoa học đã tìm ra điều này qua việc quan sát quỹ đạo hiện nay của Mặt Trăng, xác định xem xung lượng góc của hệ Trái Đất - Mặt Trăng biến đổi ra sao do tác động của các lực thuỷ triều giữa hai thiên thể.
Nhưng có hai vấn đề với lý thuyết này. Một là sự giống nhau đến khó tin về thành phần của Mặt Trăng so với Trái Đất. Hai là nếu Mặt Trăng được cô đặc lại từ vật chất tách ra và chuyển động quanh xích đạo của Trái Đất thì quĩ đạo của nó phải nằm trùng với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất. Nhưng thực tế là quĩ đạo của Mặt Trăng lệch 5 độ so với xích đạo Trái Đất, điều đó có nghĩa là phải có một nguồn năng lượng khác tác động vào nó.
Một giải pháp để giải thích tất cả
Stewart cùng với Matija Cuk (cựu nghiên cứu sinh của bà, hiện đang làm việc tại viện CETI), Douglas Hamilton tại Đại học Maryland và Simon Lock tại Đại học Harvard đã đưa ra một mô hình thay thế.
Năm 2012, Cuk và Stewart đã đề xuất rằng một phần xung lượng góc của hệ Trái Đất - Mặt Trăng có thể được chuyển sang hệ Trái Đất - Mặt Trời. Điều này dẫn tới việc có một va chạm lớn hơn ở giai đoạn đầu.
Trong mô hình mới, một vụ va chạm năng lượng cao đã để lại một lượng lớn vật chất nóng chảy và bay hơi. Trái Đất khi đó có chu kỳ tự quay là 2 giờ và trục hướng về phía Mặt Trời.
Vì va chạm này lớn hơn so với va chạm được mô tả trong mô hình hiện tại, vật chất từ Trái Đất và từ thiên thể đã va chạm với nó được trộn lẫn với nhau và sau đó cả Trái Đất và Mặt Trăng đều được cô đặc lại từ cùng đám vật chất đó, do đó chúng có thành phần hoá học giống nhau.
Vì xung lượng góc bị triệt tiêu do các lực thuỷ triều, Mặt Trăng dịch xa dần khỏi Trái Đất cho tới khi nó đạt tới một điểm gọi là "điểm chuyển tiếp LaPlace", khi mà lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng gây ra tương tác nhỏ hơn so với hấp dẫn từ Mặt Trời. Điều đó làm một phần xung lượng góc của hệ Trái Đất - Mặt Trăng được chuyển sang hệ Trái Đất - Mặt Trời.
Quá trình này không gây ra khác biệt đáng kể trong quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời, nhưng nó đã lật cho Trái Đất dựng lên. Các mô hình của nhóm nghiên cứu cho thấy trong trường hợp đó thì Mặt Trăng sẽ chuyển động quanh Trái Đất theo quỹ đạo lệch góc với xích đạo hành tinh.
Sau vài chục triệu năm, Mặt Trăng tiếp tục rời xa Trái Đất một cách chậm chạp cho tới khi nó tới điểm chuyển tiếp tiếp theo, gọi là điểm chuyển tiếp Cassini, đó là khi độ lệch góc của quỹ đạo Mặt Trăng với xích đạo Trái Đất chỉ còn 5 độ và quỹ đạo trở nên ổn định.
Lý thuyết mới này giải thích một cách trơn tru về quỹ đạo của Mặt Trăng và thành phần của nó chỉ dựa trên một va chạm lớn ở thời điểm ban đầu, Stewart nói.
Bryan
Theo Space Daily
