Nghiên cứu mới thách thức lý thuyết về lịch sử sơ khai của Mặt Trăng

Nguồn gốc của Mặt Trăng vẫn luôn là chủ đề tranh luận chưa bao giờ hết, nhưng gần đây dường như chúng ta đã đi đến một ý kiến thống nhất: Cách đây hàng tỷ năm, một vật thể cỡ như sao Hỏa đã va vào Trái Đất và những mảnh vỡ từ vụ va chạm đó đã kết tụ lại thành Mặt Trăng.

Theo lý thuyết hiện nay, Mặt Trăng ra đời cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, không lâu sau khi Hệ mặt trời hình thành. Và sự ra đời của Mặt Trăng bắt đầu từ vụ va chạm rất mạnh giữa Trái Đất sơ khai và một hành tinh nguyên thủy có kích thước bằng sao Hỏa tên là Theia.

Tác động của vụ va chạm khiến các mảnh vỡ bắn lên quỹ đạo quanh Trái Đất và cuối cùng hợp lại với nhau thành Mặt Trăng.

Có rất nhiều bằng chứng chứng minh cho lý thuyết này, chủ yếu là các thành phần cấu tạo của lớp vỏ Trái Đất và đất đá trên Mặt Trăng.

Ngoài các mảnh vỡ hình thành nên Mặt Trăng, một phần khác bị đẩy ra khỏi hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng. Nghiên cứu mới đây của nhóm các nhà khoa học ở Trường đại học Nevada, Mỹ, đã khám phá động lực của vật liệu bị đẩy ra từ vụ va chạm đó.

Không lâu sau khi Mặt Trăng hình thành, nó quay quanh Trái Đất ở khoảng cách khoảng 5% so với hiện nay (khoảng cách trung bình hiện nay giữa Mặt Trăng và Trái Đất là 384.400 km) rồi dần dần do tác động của thủy triều mà nó trôi ra xa đến khoảng cách hiện nay.

Bề mặt của nó chủ yếu là magma nóng chảy, dần nguội đi và đông cứng lại, tạo thành lớp vỏ, lớp phủ và lõi mà chúng ta biết ngày nay. Những va chạm dữ dội đã để lại trên bề mặt Mặt Trăng những hố va chạm, cùng với hoạt động núi lửa dẫn đến sự hình thành dần dần của các biển Mặt Trăng.

Quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất đã ổn định thành hình elip nhẹ với độ lệch tâm 0,0549. Khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất dao động từ 364.397 km đến 406.731 km tùy thời điểm.

Hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng không ổn định vào những ngày mới hình thành và các hạt trong quá trình tích tụ của Mặt Trăng có hành trình thất thường. Một trong những thuật ngữ được sử dụng để mô tả các quỹ đạo đang thay đổi là "tiến động điểm nút".

Có hai loại tiến động điểm nút:

Loại thứ nhất liên quan đến nơi các hạt trong quỹ đạo tiến động chậm xung quanh vector mô men động lượng của hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng. Loại thứ hai xảy ra xung quanh các hệ nhị phân có độ lệch tâm cao khi độ nghiêng của vật thể quay quanh quỹ đạo lớn. Khi đó, hạt tiến động quanh vector độ lệch tâm nhị phân.

Nếu tính đến Trái Đất và quỹ đạo của các hạt trong đám mây mảnh vỡ khi Mặt Trăng bắt đầu hình thành thì các quỹ đạo như mô tả ở trên sẽ không ổn định.

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong tất cả các quỹ đạo có thể có của các hạt, các quỹ đạo cực là ổn định nhất. Họ tiếp tục tìm hiểu và nhận thấy chúng tồn tại xung quanh hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng sau khi Mặt Trăng hình thành.

Khi khoảng cách giữa hai thiên thể này tăng dần do tương tác thủy triều, vùng không gian nơi quỹ đạo cực tồn tại bị giảm đi. Ngày nay, với khoảng cách hiện tại giữa hai thiên thể, không có quỹ đạo cực ổn định nào vì sự tiến động nút do Mặt Trời điều khiển mạnh hơn tất cả.

Nhóm nghiên cứu kết luận rằng sự hiện diện của vật liệu quỹ đạo cực có thể thúc đẩy sự phát triển độ lệch tâm của hệ thống đôi này. Nếu một lượng lớn vật liệu tìm thấy đường vào quỹ đạo cực thì độ lệch tâm của hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng sẽ tăng lên.