Phát hiện mới đá Mặt trăng sau 51 năm: Bước tiến vượt trội trong nghiên cứu thiên văn
Mẫu vật đá Mặt trăng hé lộ bí mật quan trọng sau 51 năm: Khám phá mang tính bước ngoặt trong lĩnh vực thiên văn học, giúp chúng ta hiểu thêm về nguồn gốc và tồn tại của vệ tinh tự nhiên quan trọng nhất của Trái đất
Một số mẫu đá Mặt trăng được đưa về Trái đất vào năm 1972 đã tiết lộ những mảnh Mặt trăng cổ xưa nhất từng được con người khám phá cho tới thời điểm hiện tại. Điều này mở ra những cánh cửa để khám phá những bí mật về Mặt trăng - vật thể gần Trái đất nhất.
Bí mật hé lộ sau nửa thế kỷ
Trong chuyến bay Apollo 17 năm 1972 của NASA - lần cuối cùng con người đi bộ trên Mặt trăng trong thế kỷ 20 – các phi hành gia người Mỹ Harrison Schmitt và Eugene Cernan đã thu thập khoảng 110 kg mẫu đất và đá Mặt trăng, đưa về Trái đất để nghiên cứu tiếp.
Cách đây nửa thế kỷ, phi hành gia Apollo 17 Harrison Schmitt đã thu thập những mẫu đá và đá vụn từ Mặt trăng, có kích thước từ 1,3-2,5cm (Ảnh: NASA).
Ngày nay, nhờ vào các tinh thể khoáng vật zircon được tìm thấy bên trong mảnh đá mà chuyên gia địa chất Harrison Schmitt thu thập, các nhà khoa học đã có cơ hội hiểu sâu hơn về quá trình hình thành của Mặt trăng và tìm hiểu về tuổi đời chính xác của nó, theo thông tin từ Reuters.
Dựa vào các phân tích về tinh thể, các nhà khoa học cho biết Mặt trăng có tuổi là khoảng 4,46 tỷ năm, cao hơn khoảng 40 triệu năm so với ước tính trước đây là 4,42 tỷ năm.
Theo Giả thuyết vụ va chạm khổng lồ, người ta cho rằng trong thời kỳ đầu hỗn loạn của Hệ mặt trời, có một vật thể có kích thước tương đương với sao Hỏa mang tên Theia đã đâm vào Trái đất nguyên thủy.
Hậu quả từ vụ nổ là magma phóng ra - đá nóng chảy - vào không gian, tạo thành một đĩa vỡ quay quanh Trái đất và sau đó kết tụ lại thành Mặt trăng.
Mặc dù hiểu được quá trình hình thành của Mặt trăng, nhưng vấn đề khó khăn đối với các nhà khoa học là: chính xác vụ va chạm này xảy ra vào thời điểm nào và Mặt trăng được hình thành trong khoảng thời gian bao lâu. Đến nay, câu hỏi này vẫn chưa có lời giải đáp chính xác.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã áp dụng phương pháp Chụp cắt lớp đầu dò nguyên tử để xác định tuổi của zircon - một chất rắn được tạo thành sau quá trình hình thành Mặt trăng.
Tinh thể khoáng vật zircon có thể được hình thành sau khi dung dịch đá nóng chảy nguội và đông cứng, và nó được tìm thấy bên trong mảnh vỡ của một loại đá được gọi là Norite, mà được Harrison Schmitt thu thập.
Hạt zircon trên Mặt trăng được quan sát dưới kính hiển vi (Ảnh: Jennika Greer/Đại học Glasgow, Anh).
Để xác định tuổi của mẫu, các nhà nghiên cứu đã phân tích và đặt các nguyên tử riêng lẻ trong một mẫu Mặt trăng vào bản đồ.
Ban đầu, họ tiến hành "làm sắc nét nó" bằng cách tập trung chùm electron vào mẫu. Sau đó, nhóm Jennika Greer - người viết chính - sử dụng tia laser để làm bay hơi các nguyên tử từ đầu mẫu mài sắc và đo tốc độ của các nguyên tử đó.
"Việc chúng di chuyển nhanh như thế nào cho chúng ta biết chúng có khối lượng bao nhiêu, từ đó cho các nhà nghiên cứu biết chúng được làm từ nguyên liệu gì" - Jennika Greer giải thích.
Kết quả, các nhà khoa học đã đo lượng nguyên tử uranium và chì trong mẫu và, dựa trên kiến thức trước đây về tốc độ phân rã của nguyên tử, họ đã xác định tuổi của mẫu là 4,46 tỷ năm.
"Thật là đáng kinh ngạc khi chúng ta chỉ cần ôm trọn vẹn bằng chứng về mảnh Mặt trăng cổ nhất mà con người đã tìm thấy cho đến nay. Điều này thực sự giữ vai trò quan trọng trong việc trả lời rất nhiều câu hỏi về lịch sử Trái đất. Khi bạn biết tuổi của một thứ gì đó, bạn sẽ có khả năng hiểu rõ hơn những gì đã xảy ra với nó trong quá khứ" - nhóm các nhà khoa học chia sẻ.
"Vào lúc NASA đưa mẫu vật này trở lại Trái đất, kỹ thuật chụp cắt lớp của nguyên tử chưa được phát triển và các nhà khoa học thời đó không thể tưởng tượng được các phương pháp phân tích mà chúng ta thực hiện ngày nay", như vậy phiên bản mới này sẽ đúng.
Khoáng chất tồn tại mãi mãi
Đá chứa zircon đã được thu thập tại thung lũng Taurus-Littrow ở phía đông nam của Biển thanh bình trên Mặt trăng và hiện được lưu trữ tại Trung tâm vũ trụ Johnson của NASA tại Houston.
Giáo sư Philipp Heck đã cho biết rằng "Zircon có đặc tính rất cứng, bền và có thể tồn tại sau quá trình phân hủy của đá trong quá trình phong hóa".
Zircon là một loại đá quý cực kỳ linh hoạt mang lại nhiều lợi ích độc đáo. Với độ sáng chói ấn tượng và độ bóng lấp lánh, zircon thường bị nhầm với kim cương. Đáng chú ý, zircon có độ bền cao, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến cho nhiều loại trang sức. Bên cạnh đó, khả năng chịu nhiệt và dẫn nhiệt của zircon cũng làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng để sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
"Zircon rất cứng, bền và có thể tồn tại sau sự phân hủy của đá trong quá trình phong hóa" (Ảnh: Cosmosmagazine).
Đặc điểm khác biệt của zircon là chúng không là zirconium silicat nguyên chất mà chứa một lượng nhỏ các nguyên tố khác, đặc biệt là uranium bị mắc kẹt bên trong khi chúng kết tinh. Qua hàng nghìn năm, uranium dần phân rã thành chì. So sánh tỷ lệ uranium và chì cho phép các nhà khoa học xác định ngày tạo thành của tinh thể.
Trước đây vào năm 2021, Bidong Zhang dẫn đầu một nghiên cứu sử dụng một kỹ thuật được gọi là Phân tích vi thăm dò ion để đo lượng uranium và chì trong tinh thể, từ đó tính toán tuổi của zircon dựa trên quá trình phân rã phóng xạ của uranium thành chì theo thời gian.
Tuổi của đối tượng cần được xác nhận bằng một phương pháp khác, do có thể xảy ra các biến chứng liên quan đến các nguyên tử chì nếu có khiếm khuyết trong cấu trúc tinh thể zircon.
Nghiên cứu gần đây đã sử dụng phương pháp Chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử để xác định rằng không có hiện tượng biến chứng nào có liên quan đến nguyên tử chì và xác nhận tuổi của tinh thể zircon.
Tác giả chính của nghiên cứu, Jennika Greer, một nhà hóa học vũ trụ tại Đại học Glasgow ở Scotland, cho biết: "Tôi xem điều này như một ví dụ tuyệt vời về những điều chúng ta có thể tìm được ở cấp nano hoặc thậm chí ở cấp nguyên tử, từ đó chúng ta có thể tìm ra câu trả lời cho những câu hỏi mang tính toàn cầu".
Trong hình ảnh được cung cấp bởi NASA, Trái đất được chụp từ quỹ đạo Mặt trăng bởi tàu vũ trụ Apollo 17 trong sứ mệnh cuối cùng của Chương trình Apollo vào năm 1972. Trái đất nhô lên trên đường chân trời của Mặt trăng, hình dáng của nó giống như một lưỡi liềm (Ảnh: REUTERS/NASA/Handout/File Photo).
Mặt trăng, quay quanh Trái đất ở khoảng cách trung bình 385.000km, có đường kính khoảng 3.475km, lớn hơn một phần tư đường kính Trái đất.
"Việc va chạm khổng lồ tạo nên Mặt trăng là một sự kiện kinh hoàng đối với Trái đất và gây thay đổi về tốc độ quay của Trái đất. Sau đó, Mặt trăng đã ổn định trục quay của Trái đất và làm chậm lại tốc độ quay. Ngày hình thành của Mặt trăng cực kỳ quan trọng vì nó diễn ra sau khi Trái đất trở thành một hành tinh có khả năng thích nghi với sự sống" - Giáo sư Philipp Heck đã nhận xét.
"Mặt trăng có vai trò quan trọng trong việc ổn định trục Trái đất, từ đó đảm bảo khí hậu được ổn định. Lực hấp dẫn từ Mặt trăng làm cho hệ sinh thái đại dương phát triển. Mặt trăng cung cấp nguồn cảm hứng cho nền văn hóa và khám phá của con người. Trong cuộc đua vũ trụ 2.0, NASA và các tổ chức không gian quốc tế khác coi Mặt trăng là một điểm khởi đầu quan trọng cho những chuyến thám hiểm không gian sâu trong tương lai" - Bidong Zhang bổ sung.
Nguồn: Reuters, Space"
