Tôi nhớ hồi nhỏ, đêm Trung thu, gió mát thổi, tôi nhâm nhi bánh Trung thu và ngắm trăng. Ông nội tôi kể cho tôi nghe câu chuyện thần thoại về Ngô Cương chặt cây hoa quế. Tôi nhìn lên mặt trăng và vô cùng thích thú trước cây hoa mộc lan không thể bị chặt hạ dù có thế nào đi nữa. Sau này tôi mới biết trên cung trăng không có cung Quảng Hàn, cũng không có Hằng Nga và Thỏ Ngọc, cây hoa quế được ca ngợi từ xưa đến nay thực ra chính là biển nguyệt thực. Có thể nói rằng mặt trăng gần như là một nơi chết chóc với màu đen, trắng và xám. Vậy, bạn có biết "cây Osmanthus" trên mặt trăng là gì và nó đến từ đâu không?
"Cây Osmanthus" thực chất là Biển Mặt Trăng
Vì bị lực hấp dẫn thủy triều của Trái Đất chi phối nên Mặt Trăng luôn quay quanh Trái Đất với cùng một mặt. Chu kỳ tự quay của Mặt Trăng bằng với chu kỳ quay quanh trục của nó, là 27,32 ngày. Mặt của Mặt Trăng hướng về Trái Đất được gọi là mặt gần, và mặt hướng ra xa Trái Đất được gọi là mặt xa. Vùng tối ở mặt trước là cái gọi là biển Mặt Trăng ("Cây Osmanthus"), được đặt tên như vậy vì người ta từng tin rằng đây là một đại dương trên Mặt Trăng trước khi phát minh ra kính thiên văn. Nhưng thực tế là không có một giọt nước nào trong biển Mặt Trăng!
Mặt trước và mặt sau của mặt trăng có sự phân đôi rõ ràng┃ Nguồn: chuyển thể từ Internet
Biển Mặt Trăng bao gồm các đồng bằng bazan tối màu, chủ yếu tập trung ở mặt trước của Mặt Trăng, bao phủ một phần sáu tổng diện tích bề mặt Mặt Trăng và một phần ba mặt trước. Mặt xa của Mặt Trăng chủ yếu bao gồm các vùng cao plagioclase sáng màu, không có biển Mặt Trăng và được bao phủ bởi các hố va chạm dày đặc (hoặc các miệng hố). Kết quả quan sát từ sứ mệnh thám hiểm Mặt Trăng GRAIL của NASA cho thấy lớp vỏ Mặt Trăng ở mặt trước dày 30-40 km, còn lớp vỏ Mặt Trăng ở mặt sau dày 50-60 km, dày hơn mặt trước khoảng 20 km. Trọng tâm của Mặt Trăng nằm ở phía gần Trái Đất nhất. Sự bất đối xứng này có thể là do lực hấp dẫn của Trái Đất gây ra.
Tóm lại, Mặt Trăng cho thấy tính "nhị nguyên" rõ ràng: mặt trước có lớp vỏ mỏng, nhiều biển tối trên Mặt Trăng và nhiều đồng bằng thấp; mặt sau có lớp vỏ dày, nhiều plagioclase màu sáng và nhiều vùng cao nguyên gồ ghề.
Sơ đồ cấu trúc bên trong của mặt trăng[1]
"Cây Osmanthus" được tạo ra bởi một tiểu hành tinh
Nguồn gốc của "cây Osmanthus" này có thể bắt nguồn từ 4,5 tỷ năm trước. Trong bài viết trước, chúng ta đã nói về việc mặt trăng hình thành từ một vụ va chạm lớn rồi biến thành một quả cầu lửa thực sự, giống như một con phượng hoàng tái sinh từ đống tro tàn. Sau hàng trăm triệu năm, nó dần nguội đi và đông cứng lại để hình thành nên một hành tinh đá có cấu trúc lõi-lớp phủ-vỏ.
Tuy nhiên, sự tái sinh của phượng hoàng không mang lại hòa bình lâu dài cho thế giới. Thống kê về các hố va chạm trên bề mặt Mặt Trăng cho thấy rằng khoảng 3,9 tỷ năm trước, vô số tiểu hành tinh và sao chổi đã bắn phá Mặt Trăng, tạo thành các hố va chạm có nhiều kích cỡ khác nhau. Sự kiện này được gọi là sự kiện Ném bom nặng muộn (LHB). Dưới sự bắn phá của các tiểu hành tinh, các vụ va chạm tần số cao đã tạo ra một lượng nhiệt lớn, khiến magma bazan từ lớp phủ Mặt Trăng trào lên bề mặt Mặt Trăng, lấp đầy các hố va chạm và hình thành nên một đồng bằng biển Mặt Trăng rộng lớn - "Cây hoa quế". Nói một cách ngắn gọn, "Cây hoa quế" được hình thành từ đá macma bazan có màu sẫm (màu sẫm vì chứa nhiều khoáng chất giàu magie như olivin pyroxen) lấp đầy hố va chạm, và tất cả đều do các tiểu hành tinh gây ra.
Tại sao các tiểu hành tinh lại đâm vào Mặt Trăng?
Trên thực tế, trong giai đoạn đầu hình thành hệ mặt trời, va chạm giữa các hành tinh nhỏ rất phổ biến và nguồn gốc của Mặt Trăng từ một vụ va chạm lớn là bằng chứng tốt nhất cho điều này. Tuy nhiên, khi các hành tinh được hình thành và các hành tinh nhỏ gần quỹ đạo của chúng bị xóa bỏ, tần suất các hành tinh nhỏ này tác động đến các hành tinh sẽ chậm lại nhanh chóng. Vậy điều gì đã gây ra sự gia tăng đột ngột về tần suất va chạm của các tiểu hành tinh cách đây 3,9 tỷ năm?
Các nhà khoa học tin rằng điều này có thể liên quan đến hành vi di cư của một số hành tinh lớn trong hệ mặt trời ban đầu. Sự tương tác giữa các hành tinh khí khổng lồ (như Sao Mộc và Sao Thổ) với đĩa hành tinh nhỏ gây ra sự di chuyển quỹ đạo. Sự di cư của những quái vật này vào bên trong hệ mặt trời đã làm gián đoạn nghiêm trọng sự cân bằng hấp dẫn, khiến một số lượng lớn các thiên thể nhỏ ban đầu nằm trong vành đai tiểu hành tinh lệch khỏi quỹ đạo của chúng, do đó gây ra sự kiện Ném bom nặng muộn trong hệ mặt trời kéo dài khoảng 100 triệu năm.
Một lịch sử tóm tắt về sự hình thành của Mặt Trăng[1]
Có phải các tiểu hành tinh vào thời điểm đó chỉ đâm vào Mặt Trăng không?
Trong sự kiện Ném bom Nặng vào Cuối thời kỳ này, các tiểu hành tinh đã thực hiện một cuộc tấn công bừa bãi và tất cả các hành tinh giống Trái Đất đều bị phá hủy một cách tàn bạo. Ví dụ, bề mặt có nhiều hố va chạm của Sao Thủy là bằng chứng tốt nhất, trong khi bằng chứng về tác động của tiểu hành tinh lên Trái Đất phần lớn đã bị xóa bỏ do kiến tạo mảng, hoạt động núi lửa và xói mòn.
Mặt trăng không có bầu khí quyển và không có kiến tạo mảng. Hầu hết các hố va chạm có nhiều kích cỡ khác nhau được hình thành do va chạm tiểu hành tinh đều được bảo quản nguyên vẹn, ghi lại trung thực các sự kiện va chạm tiểu hành tinh trong suốt lịch sử của mặt trăng. Không chỉ vậy, cô còn bí mật ghi lại quá trình phun hạt gió mặt trời và tác động của thiên thạch siêu nhỏ vào một cuốn sổ tay nhỏ.
Thật trùng hợp, quan điểm được chấp nhận rộng rãi trong cộng đồng khoa học là sự sống đầu tiên trên Trái Đất xuất hiện cách đây 3,8 tỷ năm, điều này rất phù hợp với thời điểm diễn ra sự kiện Ném bom nặng muộn, cung cấp bằng chứng gián tiếp cho giả thuyết về nguồn gốc ngoài Trái Đất của sự sống trên Trái Đất.
Dưới ảnh hưởng của va chạm tiểu hành tinh, lớp bề mặt của Trái Đất thời kỳ đầu được bao phủ bởi đá nóng chảy. ┃ Nguồn ảnh: Simone Marchi
Mong chờ chương mới
Đêm Trung thu, chúng ta ngắm trăng thơ mộng và cảm nhận thời gian thật bình yên, tĩnh lặng. Tuy nhiên, ẩn sau vẻ ngoài bình lặng của mặt trăng, nó ẩn chứa một quá khứ ly kỳ. Nếu mặt trăng là một cuốn sách, nó sẽ ghi lại gần 4,5 tỷ năm lịch sử bạo lực của các hành tinh trong hệ mặt trời. Địa điểm lấy mẫu tàu Hằng Nga-5 của đất nước tôi nằm ở phía tây bắc của Biển Bão Tố ở phía trước biển Mặt Trăng, đại diện cho vùng biển bazan Mặt Trăng trẻ nhất cho đến nay. Nghiên cứu về các mẫu vật được tàu Hằng Nga 5 mang về từ mặt trăng chắc chắn sẽ bổ sung thêm một chương mới vào cuốn sách lịch sử này!
Tài liệu tham khảo:
[1] Moon, 2020, Nhà xuất bản Thiên Địa.
[2] Wieczorek và cộng sự. 2013. Khoa học, 339(6120), 671–675.
[3] Morbidelli và cộng sự. 2005. Thiên nhiên, 435(7041): 462–465.
[4] Gomes và cộng sự. 2005. Thiên nhiên, 435(7041): 466–469.
[5] Abramov và cộng sự. 2009, Thiên nhiên, 459 (7245): 419–422.
Về tác giả
Giang Vân
Nghiên cứu viên cộng tác tại Phòng thí nghiệm Hóa học thiên thể và Khoa học hành tinh, Đài quan sát Tử Kim Sơn, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Hướng nghiên cứu: Thạch học, khoáng vật học, địa hóa đồng vị và niên đại của thiên thạch sao Hỏa, mặt trăng và tiểu hành tinh.
Tổng biên tập luân phiên: Du Fujun
Biên tập: Vương Khắc Siêu
