Giải mã bầu khí quyển bí ẩn của Mặt Trăng

Chính xác thì Mặt Trăng duy trì lớp khí quyển này như thế nào vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải đáp. Đối với Trái Đất, từ trường là một tác nhân có ảnh hưởng lớn đến khí quyển, còn Mặt Trăng lại không như vậy vì có lẽ ngoại quyển của nó đã bị hoạt động của Mặt Trời làm suy yếu từ rất lâu.

Tuy vậy, các nhà khoa học phát hiện ra rằng các khí luôn bị mất đi trong ngoại quyển của Mặt Trăng cũng liên tục được bổ sung, và giờ đây họ đã biết nguồn bổ sung đó từ đâu ra. Đó chính là nhờ những thiên thạch siêu nhỏ, chỉ bằng kích thước các hạt bụi, liên tục va vào bề mặt Mặt Trăng làm cho bụi mặt trăng bay lên và bốc hơi, giải phóng các nguyên tử vào không gian bao quanh Mặt Trăng.

Nhà địa hóa học Nicole Nie ở Viện Công nghệ Massachusetts khẳng định điều này: "Mặt Trăng có tuổi đời gần 4,5 tỷ năm, và qua khoảng thời gian như vậy bề mặt của nó liên tục bị các thiên thạch va chạm. Chúng tôi chứng minh được rằng cuối cùng lớp khí quyển mỏng của nó đã đạt được tình trạng ổn định do liên tục được bồi thêm các tác động dù nhỏ trên toàn bộ bề mặt."

Vì khí quyển của Mặt Trăng rất khuếch tán nên việc nghiên cứu nó rất khó khăn. Chúng ta biết lớp khí quyển này có tồn tại là nhờ những thiết bị trên các con tàu Apollo đã phát hiện ra các thành phần nguyên tử khác nhau trong lớp khí bao quanh Mặt Trăng. Tuy vậy, các nhà khoa học luôn gặp khó khăn khi muốn tìm ra nguồn gốc chính xác của lớp khí này.

Giờ đây, họ đã xác định được các vụ va chạm của thiên thạch nhỏ là tác nhân chính, và khí quyển Mặt Trăng được duy trì qua một quá trình gọi là "phun ion" trong đó các nguyên tử bị đẩy ra khỏi bề mặt Mặt Trăng khi bị các hạt tích điện do gió Mặt Trời bắn phá.

Cả hai quá trình này đều có ảnh hưởng. Ví dụ trong các vụ va chạm với thiên thạch, có nhiều nguyên tử trong khí quyển hơn, nghĩa là các vụ va chạm có tác động. Đồng thời, khi Mặt Trời không trực tiếp chiếu sáng lên Mặt Trăng, chẳng hạn như khi có nhật thực, thì các nguyên tử trong khí quyển cũng thay đổi, chứng tỏ Mặt Trời cũng có tác động.

Để biết được chính xác hơn nữa cái gì đã tác động đến khí quyển Mặt Trăng, các nhà nghiên cứu thu hẹp phạm vi kiểm tra. Họ đã xem xét các mẫu đất lấy từ Mặt Trăng do các con tàu Apollo thu thập để tìm kiếm hai nguyên tố kali và rubidi. Cả hai nguyên tố này đều được biết là có trên Mặt Trăng và đều dễ bay hơi.

Khi các hạt mặt trời hoặc các hạt tiểu thiên thạch va vào bề mặt Mặt Trăng, rubidi và kali ở đó chắc chắn sẽ bốc hơi. Tuy nhiên, vì là những nguyên tố nặng, sau đó chúng sẽ rơi trở lại bề mặt rất nhanh.

Điều quan trọng là tỷ lệ mưa đồng vị của mỗi nguyên tố này sẽ khác nhau tùy vào việc chúng bốc hơi do va chạm thiên thạch hay do sự bắn phá ion từ Mặt Trời.

Sau khi phân tích các kết quả thí nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng tác động của các thiên thạch lớn gấp hơn 2 lần so với tác động của gió mặt trời.

Kết quả này không chỉ có ý nghĩa với kiến thức của chúng ta về Mặt Trăng. Nếu quá trình tương tự cũng xảy ra ở các nơi khác trong Hệ Mặt Trời, chúng ta có thể phát hiện ra các nguyên tố này trong mẫu vật.

Hiện nay, chúng ta đang tiến hành các chương trình thu thập mẫu vật từ các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời, ví dụ như chương trình vệ tinh Phobos của sao Hỏa do Cơ quan Vũ trụ châu Âu dự định thực hiện.

Kết luận lại, các nhà nghiên cứu khẳng định việc đo các đồng vị kali và rubidi trong lớp đất bề mặt của các vật thể sẽ giúp chúng ta hiểu tác động của các vụ va chạm thiên thạch và phun trào gió Mặt Trời theo thang thời gian địa chất và phong hóa không gian trên khắp Hệ Mặt Trời.