Các nhà khoa học từ lâu đã tự hỏi vì sao hai mặt của Mặt Trăng lại trông rất khác nhau. Giờ đây, chúng ta đã có câu trả lời, khi một nghiên cứu mới của NASA vừa tiết lộ điều bất ngờ – và khá kỳ lạ – về phần sâu bên trong Mặt Trăng.
Dựa trên dữ liệu từ tàu vũ trụ GRAIL, các nhà nghiên cứu phát hiện bề mặt Mặt Trăng hướng về phía Trái Đất có xu hướng “uốn cong” nhiều hơn mặt còn lại, cho thấy cấu trúc bên trong giữa hai bán cầu không cân xứng một cách đáng ngạc nhiên.
“Chúng tôi từ lâu đã giả định rằng bên trong Mặt Trăng có tính đối xứng hình cầu, nên việc phát hiện bằng chứng rõ ràng ngược lại vừa gây bất ngờ vừa là một thách thức,” Tiến sĩ Ryan Park – tác giả chính của nghiên cứu và là trưởng nhóm Động lực học Hệ Mặt Trời tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) của NASA – chia sẻ với BBC Science Focus.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature sử dụng các phép đo trọng lực cực kỳ chính xác để chỉ ra rằng mặt gần của Mặt Trăng – phần mà chúng ta nhìn thấy từ Trái Đất – bị biến dạng nhiều hơn dưới tác động lực hấp dẫn của Trái Đất so với mặt xa.
Phát hiện này dựa trên một đại lượng gọi là “chỉ số Love lực hút” (tidal Love number), dùng để định lượng mức độ một thiên thể bị uốn cong dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn. Sau gần một thập kỷ chạy các phép tính phức tạp với hàng triệu tham số, nhóm nghiên cứu phát hiện rằng chỉ số Love này cao hơn khoảng 72% so với mức kỳ vọng nếu Mặt Trăng có hình cầu đối xứng.
“Khi chúng tôi lần đầu tiên tính ra chỉ số Love của Mặt Trăng cao hơn dự đoán, cả nhóm thực sự bối rối,” Park nói. Nhưng các phép toán đều chính xác: bên trong Mặt Trăng thực sự không cân xứng – cả về hình dạng lẫn cấu trúc.
Vậy nguyên nhân là gì? Phần lớp phủ (mantle) ở mặt gần của Mặt Trăng ấm hơn và kém cứng hơn so với mặt xa, nhiều khả năng do quá trình sinh nhiệt phóng xạ trong giai đoạn đầu lịch sử Mặt Trăng.
Điều này có vẻ bắt nguồn từ một sự kiện địa chất cổ đại. Mặt gần của Mặt Trăng chứa nhiều vật liệu phóng xạ hơn mặt xa, bao gồm lượng thorium cao hơn gấp 10 lần. Các nguyên tố phóng xạ này giải phóng nhiệt khi phân rã.
Hàng tỷ năm trước, lượng nhiệt đó có thể đã tạo ra các túi đá nóng chảy một phần, kích hoạt những vụ phun trào núi lửa khổng lồ. Các vụ phun trào này đã phủ mặt gần bằng các vùng đồng bằng tối gọi là mare, trong khi mặt xa vẫn giữ địa hình gồ ghề và đầy hố va chạm.
Nghiên cứu này cũng cung cấp bản đồ trọng lực chi tiết nhất từ trước đến nay của Mặt Trăng. Nó có thể giúp các sứ mệnh tương lai – bao gồm chương trình Artemis của NASA – hạ cánh và định vị chính xác hơn, thậm chí có thể hỗ trợ phát triển hệ thống định vị Mặt Trăng trong tương lai.
Nhìn sang các thiên thể khác trong Hệ Mặt Trời, Park đang hướng đến việc áp dụng phương pháp tương tự để khám phá bên trong tiểu hành tinh giàu kim loại Psyche và vệ tinh Europa đầy nước của sao Mộc.
“Điều gây ngạc nhiên nhất chính là mức độ bất đối xứng rõ rệt như vậy,” Park nói thêm. “Nó buộc chúng tôi phải đối mặt với sự phức tạp trong quá trình tiến hóa nhiệt và cấu trúc của Mặt Trăng, và cuối cùng dẫn đến những hiểu biết mới về cách Mặt Trăng – và có thể là các thiên thể khác – phát triển sự khác biệt nội tại qua hàng tỷ năm.”
Những hình ảnh của mặt gần (bên trái) và mặt xa của Mặt Trăng được tổng hợp từ các quan sát do tàu thăm dò Mặt Trăng Lunar Reconnaissance Orbiter của NASA thực hiện. Ảnh: NASA
