Thiên thạch Mặt Trăng có thể giải mã quá trình hình thành Mặt Trăng -

Các mẫu đá do những sứ mệnh không gian mang về Trái Đất đã giúp giới khoa học hiểu rõ hơn về Mặt Trăng. Tuy nhiên, chúng chỉ đại diện cho một phần nhỏ bề mặt thiên thể này. Những mảnh đá Mặt Trăng rơi xuống Trái Đất dưới dạng thiên thạch có thể cung cấp góc nhìn rộng hơn, giúp các nhà nghiên cứu tìm hiểu những khu vực chưa từng được con người trực tiếp khảo sát.
Đến nay, giới khoa học đã xác nhận 835 thiên thạch có nguồn gốc từ Mặt Trăng, chiếm khoảng 0,7% tổng số thiên thạch được phát hiện trên Trái Đất. Dù số lượng không lớn, những mẫu vật này có giá trị đặc biệt vì chúng có thể đến từ nhiều vị trí khác nhau trên Mặt Trăng, kể cả những khu vực nằm ngoài phạm vi các sứ mệnh thăm dò trước đây.
Trong khi đó, lượng đá Mặt Trăng được các chương trình không gian thu thập vẫn tương đối hạn chế về địa điểm. Liên Xô từng đưa khoảng 300 gram mẫu vật về Trái Đất bằng các sứ mệnh Luna. Trung Quốc thu thập khoảng 3,7 kg trong các sứ mệnh Hằng Nga 5 và Hằng Nga 6. Sáu chuyến đổ bộ Apollo của Mỹ đưa về tổng cộng khoảng 382 kg đá và đất Mặt Trăng.
Số lượng mẫu vật từ Apollo lớn hơn nhiều so với các chương trình khác, nhưng các địa điểm lấy mẫu tập trung ở một số khu vực trên mặt gần của Mặt Trăng. Điều này khiến giới khoa học chưa thể khẳng định những mẫu đá đó phản ánh đầy đủ lịch sử địa chất của toàn bộ thiên thể này.
Vì sao thiên thạch có thể cho bức tranh đầy đủ hơn?
Thiên thạch Mặt Trăng hình thành khi một vật thể va chạm với bề mặt Mặt Trăng, hất các mảnh đá ra ngoài không gian. Một số mảnh vật chất sau đó đi vào quỹ đạo có thể đưa chúng đến Trái Đất, xuyên qua khí quyển và rơi xuống mặt đất.
Khác với các mẫu vật được thu thập bởi tàu vũ trụ tại những địa điểm đã lựa chọn trước, thiên thạch có thể bắt nguồn từ những khu vực rất xa nhau. Nhà khoa học Randy Korotev cho rằng các mẫu đá này có thể phản ánh bề mặt Mặt Trăng đa dạng hơn, bởi vị trí xuất phát của chúng gần như ngẫu nhiên so với những nơi con người từng đặt chân đến.
Một hạn chế quan trọng của các mẫu vật Apollo nằm ở vị trí hạ cánh. Phần lớn các địa điểm này thuộc mặt gần của Mặt Trăng, trong đó có vùng Procellarum KREEP Terrane — khu vực có thành phần địa hóa khác biệt so với nhiều nơi khác. Tên gọi KREEP bắt nguồn từ các nguyên tố kali, đất hiếm và phốt pho có trong đá tại đây.
Các mẫu do sứ mệnh Hằng Nga 5 thu thập cũng đến từ một khu vực không điển hình trên mặt gần. Vì vậy, dù Apollo và các sứ mệnh của Trung Quốc cung cấp lượng vật liệu quý giá, giới khoa học vẫn cần thêm mẫu vật từ những vùng khác để kiểm tra xem các mô hình hiện tại có đúng với toàn bộ Mặt Trăng hay không.
Thiên thạch Mặt Trăng thường được tìm thấy ở Nam Cực, Oman và khu vực tây bắc châu Phi. Những vùng đất này giúp các nhà nghiên cứu phát hiện và phân biệt các mảnh đá ngoài Trái Đất. Hai thiên thạch Mặt Trăng đầu tiên được nhận diện, mang mã Yamato-791197 và Yamato-793169, được thu thập tại Nam Cực vào năm 1979.
Theo ước tính của Viện Địa hóa và Hóa học Phân tích Vernadsky, mỗi năm có thể có từ hàng chục đến hàng trăm kilôgam đá Mặt Trăng rơi xuống Trái Đất. Tuy nhiên, không phải toàn bộ lượng vật chất này đều được tìm thấy và xác định nguồn gốc.
Thời gian di chuyển của các mảnh đá cũng khác nhau. Một số có thể đến Trái Đất chỉ sau vài năm hoặc hàng chục nghìn năm kể từ khi bị bắn khỏi Mặt Trăng. Những mảnh khác đi vào quỹ đạo quanh Mặt Trời trước khi va chạm với Trái Đất, có thể mất hàng chục triệu năm để hoàn thành hành trình.
Những bí ẩn về lịch sử địa chất của Mặt Trăng
Các mẫu thiên thạch không chỉ giúp mở rộng bản đồ địa chất Mặt Trăng mà còn có thể kiểm chứng những giả thuyết quan trọng về quá trình hình thành thiên thể này.
Một câu hỏi lớn là lớp vỏ ở các vùng cao trên Mặt Trăng hình thành như thế nào. Các nhà khoa học cũng chưa xác định đầy đủ liệu lớp vỏ ở mặt gần và mặt khuất có trải qua quá trình phát triển tương tự nhau hay không. Đây là vấn đề quan trọng để tái dựng lịch sử tiến hóa của Mặt Trăng.
Một giả thuyết được nghiên cứu rộng rãi cho rằng Mặt Trăng từng có một đại dương magma bao phủ phần lớn bề mặt trong giai đoạn đầu hình thành. Khi đại dương này nguội đi, các khoáng vật kết tinh và phân tách, góp phần tạo nên lớp vỏ và cấu trúc bên trong Mặt Trăng ngày nay. Tuy nhiên, để kiểm tra giả thuyết này, các nhà khoa học cần những mẫu đá có nguồn gốc từ nhiều khu vực và thời kỳ địa chất khác nhau.
Nhà khoa học Katherine Joy nhận định thiên thạch có thể cung cấp các mẫu vật từ lớp vỏ cổ xưa, trong đó có những mẫu có khả năng bắt nguồn từ mặt khuất của Mặt Trăng. Nếu xác định được nguồn gốc chính xác, chúng có thể giúp trả lời câu hỏi liệu hai nửa Mặt Trăng có cùng lịch sử hình thành hay không.
Giá trị của thiên thạch còn phụ thuộc vào loại đá được tìm thấy. Chẳng hạn, mẫu vật từ vùng Aristarchus — một khu vực có hoạt động magma đáng chú ý — có thể cung cấp thêm thông tin về quá trình hình thành và biến đổi của đá núi lửa. Trong khi đó, những mẫu có nguồn gốc từ lớp phủ bên dưới lớp vỏ sẽ giúp giới khoa học tìm hiểu sâu hơn về cấu trúc bên trong và lịch sử nhiệt của Mặt Trăng.
Những mảnh đá nhỏ, câu hỏi lớn
Việc xác định nguồn gốc của từng thiên thạch không hề đơn giản. Sau khi bị bắn khỏi Mặt Trăng, các mảnh đá có thể di chuyển trong không gian rất lâu trước khi rơi xuống Trái Đất. Trong hành trình đó, chúng không còn giữ lại thông tin trực tiếp về tọa độ nơi xuất phát, nên các nhà nghiên cứu phải dựa vào thành phần khoáng vật, hóa học và những đặc điểm địa chất để truy tìm nguồn gốc.
Dẫu vậy, mỗi mẫu vật có thể bổ sung một mảnh ghép còn thiếu trong bức tranh về lịch sử Mặt Trăng. Các sứ mệnh không gian cho phép con người chủ động lựa chọn địa điểm lấy mẫu và đưa vật liệu về Trái Đất trong điều kiện được kiểm soát. Thiên thạch lại mở ra khả năng tiếp cận những vùng chưa được khảo sát, kể cả những khu vực nằm ngoài tầm với của các chuyến đổ bộ.
Trong khi các chương trình thám hiểm tương lai hướng đến những địa điểm mới, việc nghiên cứu thiên thạch đã tìm thấy trên Trái Đất vẫn là một cách để mở rộng hiểu biết về Mặt Trăng. Những mảnh đá nhỏ bé này có thể giúp giới khoa học kiểm tra các giả thuyết về sự hình thành lớp vỏ, sự khác biệt giữa mặt gần và mặt khuất, cũng như quá trình tiến hóa bên trong thiên thể đã đồng hành với Trái Đất suốt hàng tỉ năm.