Các nhà khoa học chính thức có câu trả lời về bí ẩn của lõi Mặt Trăng

Tháng 5/2023, các phát hiện của một cuộc điều tra cẩn trọng đã được công bố với kết luận chính là lõi của Mặt Trăng là một quả cầu rắn có mật độ tương đương với sắt.

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng điều này sẽ giúp chấm dứt những tranh luận kéo dài về việc lõi Mặt Trăng rắn hay lỏng, và giúp chúng ta hiểu chính xác hơn về lịch sử của Mặt Trăng và mở rộng hơn là về Hệ mặt trời của chúng ta.

Nhóm nghiên cứu do nhà thiên văn học Arthur Briaud ở Trung tâm quốc gia Nghiên cứu khoa học Pháp phụ trách cho biết các kết quả điều tra đã chứng minh sự tồn tại của lõi bên trong dẫn đến quá trình phát triển của từ trường Mặt Trăng và khẳng định kịch bản toàn bộ lớp vỏ Mặt Trăng từng bị đảo lộn.

Những điều này đã làm sáng tỏ tiến trình Mặt Trăng liên tục bị bắn phá trong những tỷ năm đầu tiên hình thành Hệ mặt trời.

Cách thăm dò hiệu quả nhất phần lõi của các thiên thể trong Hệ mặt trời là nghiên cứu dữ liệu địa chấn. Các cơn động đất và phản xạ từ vật chất bên trong một hành tinh gây ra sóng âm. Dựa vào sóng âm này, các nhà khoa học có thể lập bản đồ chi tiết về cấu tạo bên trong của thiên thể.

Nhờ có dữ liệu do tàu Apollo thám hiểm Mặt Trăng cung cấp, các nhà khoa học đã có dữ liệu địa chấn của hành tinh này. Tuy nhiên độ phân giải quá thấp để có thể xác định chính xác tình trạng của vùng lõi. Chúng ta biết rằng vùng lõi ngoài là một lớp vật chất lỏng, nhưng vật chất này gồm những gì thì vẫn gây tranh cãi vì dữ liệu của tàu Apollo khớp với cả mô hình lõi trong rắn và cả mô hình toàn bộ cả lõi ngoài và trong đều lỏng.

Để tìm ra câu trả lời dứt khoát cho tranh luận này, nhà thiên văn học Briaud cùng đồng nghiệp đã thu thập dữ liệu từ các chuyến bay vũ trụ và các thí nghiệm đo khoảng cách trên Mặt Trăng bằng laser để tập hợp lại các đặc tính khác nhau của Mặt Trăng, trong đó có mật độ của Mặt Trăng, mức độ biến dạng của nó do tương tác hấp dẫn với Trái Đất, sự thay đổi khoảng cách với Trái Đất.

Tiếp theo, họ cho chạy các mô hình với nhiều kiểu lõi khác nhau để tìm ra kiểu nào phù hợp nhất với dữ liệu quan sát được.

Kết quả là họ phát hiện ra một số điều rất thú vị. Thứ nhất, các mô hình giống nhất với những gì chúng ta đã biết về Mặt Trăng đều mô tả sự đảo lộn dữ dội ở sâu bên dưới lớp vỏ của hành tinh này, có nghĩa là càng sâu về lõi trung tâm, các vật chất càng đậm đặc hơn.

Từ lâu, hoạt động này đã được nhiều nhà khoa học giải thích cho sự có mặt của một số nguyên tố ở vùng núi lửa trên Mặt Trăng. Nghiên cứu mới lần này bổ sung thêm một ý kiến ủng hộ cho quan điểm đó.

Tiếp theo, họ nhận thấy rằng lõi của Mặt Trăng rất giống với lõi Trái Đất, tức là lõi có lõi trong rắn và lõi ngoài lỏng. Theo các mô hình đã sử dụng, lõi ngoài có độ dày khoảng 362 km, lõi trong có bán kính khoảng 258 km, tức là bằng khoảng 14% toàn bộ bán kính Mặt Trăng. Phần lõi trong có mật độ khoảng 7.822 kg/m3. Con số này gần bằng mật độ của sắt.

Điều thú vị là vào năm 2011, một nhóm nghiên cứu do nhà khoa học hành tinh Renee Weber của NASA phụ trách đã phát hiện ra kết quả tương tự nhờ sử dụng các kỹ thuật địa chấn tiên tiến lúc bấy giờ dựa trên dữ liệu do tàu Apollo cung cấp. Họ tìm ra bằng chứng rằng lõi trong của Mặt Trăng đặc và có bán kính khoảng 240 km, mật độ khoảng 8.000 kg/m3.

Các kết quả nghiên cứu mới lần này là bằng chứng khẳng định cho các phát hiện trước kia rằng lõi Mặt Trăng rất giống lõi Trái Đất. Điều này rất có ý nghĩa trong quá trình tiến hóa của Mặt Trăng.

Chúng ta biết rằng không lâu sau khi hình thành, Mặt Trăng đã có từ trường rất mạnh, nhưng sau đó bắt đầu suy yếu từ cách đây 3,2 tỷ năm. Một từ trường như vậy được sinh ra từ chuyển động và đối lưu trong lõi, cho nên cấu tạo của lõi có liên quan mật thiết với cách thức và lý do mà từ trường biến mất.

Với hy vọng con người sẽ sớm quay trở lại Mặt Trăng, có lẽ chúng ta không phải chờ đợi quá lâu để có thể xác minh những phát hiện này.