Theo nghiên cứu mới, có thể có khoảng 6 mảnh vỡ từ Mặt trăng đang tạm thời quay quanh Trái đất tại bất kỳ thời điểm nào, trước khi rời đi để tiếp tục quỹ đạo quanh Mặt trời. Tuy nhiên, kích thước nhỏ và tốc độ nhanh khiến các “mặt trăng mini” (minimoon) này rất khó phát hiện.
Khi các thiên thể va chạm với Mặt trăng, chúng tạo ra những đám mảnh vỡ, một phần trong số đó đủ tốc độ để thoát ra không gian. Phần lớn vật liệu này rơi vào quỹ đạo quanh Mặt trời, nhưng một số ít có thể bị lực hấp dẫn Trái đất kéo lại, tạm thời trở thành vệ tinh của hành tinh chúng ta, theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Icarus.
“Nó giống như một điệu nhảy đồng quê (square dance), nơi các bạn nhảy thường xuyên thay đổi và đôi khi rời sàn nhảy một lúc,” nhà nghiên cứu Robert Jedicke từ Đại học Hawaii, tác giả chính của nghiên cứu, ví von qua email với Space.com.
Một mảnh của Mặt trăng?
Dù Liên minh Thiên văn Quốc tế chưa có định nghĩa chính thức, nghiên cứu trước đây cho rằng một “mặt trăng mini” là vật thể tạm thời bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn của Trái đất, thực hiện ít nhất một vòng quay quanh hành tinh, và ở một thời điểm nào đó nằm khá gần với hành tinh, chỉ hơn 4 lần khoảng cách Trái đất–Mặt trăng.
Các mặt trăng mini có thể xuất phát từ bất kỳ đâu trong Hệ Mặt trời, nhưng một nghiên cứu năm 2018 cho rằng đa số đến từ vành đai tiểu hành tinh giữa sao Hỏa và sao Mộc. Tuy nhiên, sự xuất hiện gần đây của các minimoon có nguồn gốc từ Mặt trăng đã đặt lại nghi vấn cho giả thuyết này.
Năm 2016, kính thiên văn khảo sát tiểu hành tinh Pan-STARRS1 ở Hawaii phát hiện một vật thể gần Trái đất có bề rộng 40–100 mét có tên Kamo’oalewa, quay quanh Mặt trời đồng bộ với Trái đất. Sau đó, các nghiên cứu xác định đây là mảnh vỡ từ Mặt trăng, bị đánh bật trong vụ va chạm hình thành miệng hố Giordano Bruno cách đây 1 đến 10 triệu năm.
Đầu năm nay, các nhà thiên văn học công bố rằng một vệ tinh tạm thời khác của Trái đất, 2024 PT5, cũng dường như có nguồn gốc từ Mặt trăng.
Hai phát hiện này gợi ý rằng Mặt trăng có thể đang “sinh ra” các vệ tinh nhỏ của chính mình. Do đó, Jedicke và cộng sự đã tiến hành tính toán xem có bao nhiêu minimoon như vậy tồn tại. Họ nhận thấy nhiều mảnh vỡ bị bắn ra khỏi Mặt trăng có thể bị Trái đất “bắt giữ” tạm thời, và khoảng 20% trong số đó trở thành minimoon.
Mô phỏng cho thấy trung bình có khoảng 6,5 minimoon có nguồn gốc từ Mặt trăng đang quay quanh Trái đất tại một thời điểm. Tuy nhiên, các vật thể này liên tục thay đổi — nếu đếm hôm nay và đếm lại sau một năm, danh sách sẽ không giống nhau. Theo Jedicke, một minimoon điển hình ở lại quỹ đạo Trái đất khoảng 9 tháng, và liên tục được bổ sung từ các mảnh vật chất đang chuyển động quanh Mặt trời theo quỹ đạo gần giống Trái đất.
Dù vậy, ông cảnh báo rằng con số ước tính trên có mức độ bất định “rất cao – chênh lệch hàng cấp số nhân”, vì còn quá nhiều biến số chưa biết như kích thước miệng hố sau va chạm và phân bố tốc độ của các mảnh vỡ văng ra.
“Nếu thực sự có nhiều vật thể như vậy, các khảo sát thiên văn đáng lẽ đã phát hiện ra nhiều hơn,” Jedicke nói. “Vì vậy con số 6,5 gần như chắc chắn là sai. Nhưng đó là bản chất của khoa học (dựa vào chứng thực).”
Càng có nhiều phát hiện minimoon và hiểu rõ hơn về kích thước của chúng, giới khoa học càng có thể tinh chỉnh mô hình và hiểu sâu hơn quá trình hình thành miệng hố va chạm.
Vật thể nhỏ, thách thức lớn
Với kích thước chỉ từ 1 đến 2 mét, các mặt trăng mini này rất khó phát hiện, do chúng nhỏ và di chuyển rất nhanh. Ngay cả những kính thiên văn hiện đại nhất cũng gặp khó khăn.
“Muốn phát hiện các vật thể nhỏ như vậy thì chúng phải ở gần để đủ sáng, nhưng nếu ở gần thì sẽ di chuyển rất nhanh trên bầu trời, khiến việc theo dõi cực khó,” ông nói. “Việc các khảo sát thiên văn hiện đại có thể phát hiện vật thể nhỏ từ xa hàng triệu km thực sự là điều đáng kinh ngạc.”
Trong các cuộc khảo sát bầu trời quy mô lớn, máy tính thường dựa vào chuyển động để nhận diện vật thể. Nhưng nếu minimoon di chuyển quá nhanh, chúng sẽ để lại vệt dài chứ không phải điểm sáng, khiến thuật toán khó phát hiện hơn.
Tuy nhiên, vẫn có hy vọng. Ví dụ, 2020 CD3 chỉ hiện rõ trong 2 đêm trên tổng số khoảng 1.000 đêm mà vật thể này nằm trong tầm quan sát của Catalina Sky Survey — nhưng vẫn được phát hiện thành công.
Một khi đã xác định được, việc theo dõi sẽ dễ hơn vì các nhà thiên văn đã biết nơi và thời điểm cần quan sát, Jedicke cho biết.
Tiềm năng khoa học và thương mại
Ngoài giá trị khoa học, các mặt trăng mini còn có thể có ứng dụng thương mại hấp dẫn, vì chúng là mục tiêu dễ tiếp cận nhất trong không gian, đòi hỏi ít nhiên liệu hơn so với bay đến vành đai tiểu hành tinh để khai thác khoáng chất, nước và các nguyên tố quý khác.
Về mặt khoa học, các minimoon có thể giúp hé lộ cách Hệ Mặt trời hình thành và tiến hóa, và hiểu rõ cơ chế các mảnh vỡ Mặt trăng bị bật ra trong va chạm cũng giúp ước lượng thiệt hại từ va chạm tiểu hành tinh lên Trái đất.
Một mặt trăng mini là vật thể tạm thời bị ràng buộc bởi lực hấp dẫn của Trái đất, quay ít nhất một vòng quanh hành tinh, và ở một thời điểm nào đó nằm gần hơn 4 lần khoảng cách Trái đất–Mặt trăng. Ảnh: Getty Images
Minh họa Trái đất với hai Mặt trăng, một trong số đó là minimoon. Ảnh: Wikimedia Commons
