Sự khác biệt kỳ lạ của các mẫu đá Mặt trăng
Một trong những bí ẩn lâu dài nhất của chương trình Mặt trăng cuối cùng cũng được các nhà khoa học giải đáp: Tại sao một số mẫu đá Mặt trăng dường như được hình thành bên trong một từ trường mạnh như trên Trái đất.
Từ trường được tạo ra bên trong các thiên thể hành tinh do chuyển động đảo lộn của vật chất trong lõi nóng chảy dẫn điện của hành tinh. Tuy nhiên, ngày nay, phần bên trong của Mặt trăng không có từ tính hoàn toàn khác với phần bên trong có từ tính của Trái đất - nó dày đặc và hầu như bị đóng băng, chỉ chứa một vùng lõi nhỏ bên ngoài là chất lỏng và nóng chảy.
Các nhà khoa học tin rằng bên trong Mặt trăng nguội đi khá nhanh và đồng đều sau khi hình thành cách đây khoảng 4,5 tỉ năm. Điều này có nghĩa là phần bên trong Mặt trăng không có từ trường mạnh và nhiều nhà khoa học tin rằng cũng chưa từng có.
Tuy nhiên, một số tảng đá 3 tỉ năm tuổi do các sứ mệnh Apollo từ năm 1968 đến năm 1972 của NASA mang về Trái đất cho thấy chúng giống như được tạo ra bên trong một trường địa từ mạnh ngang Trái đất, trong khi những tảng khác hầu như không có bất kỳ dấu hiệu từ tính nào.
Nhà khoa học hành tinh Alexander Evans tại Đại học Brown, Mỹ, lưu ý, những hiểu biết về từ trường được tạo từ lõi của hành tinh cho thấy một thiên thể kích thước như Mặt trăng sẽ không thể tạo ra được từ trường mạnh như Trái đất.
Trong 5 thập kỷ qua, các nhà khoa học đã đưa ra những lời giải thích tiềm năng cho sự khác biệt này. Có thể sau khi hình thành, Mặt trăng không đóng băng nhanh như nhận định ban đầu hoặc có thể tương tác hấp dẫn của Mặt trăng với Trái đất khiến Mặt trăng dao động mạnh để gây xáo trộn bên trong, thúc đẩy từ trường.
Một ý kiến khác cho rằng, các tiểu hành tinh đã tấn công Mặt trăng quá nhiều, với những vụ va chạm tạo ra những hoạt động thất thường.
Lời giải cho câu đố 5 thập kỷ
Nhà khoa học Evans và đồng tác giả Sonia Tikoo-Schantz, nhà địa vật lý tại Đại học Stanford, đã đưa ra lời giải thích hoàn toàn mới, được công bố trên tạp chí Nature Astronomy trong tháng 1.
“Thay vì nghĩ về cách một từ trường mạnh liên tục trong hàng tỉ năm được cung cấp năng lượng như thế nào thì có thể có cách để tạo ra một trường cường độ cao không liên tục" - chuyên gia Evans cho hay.
Trong vài tỉ năm đầu tiên của vòng đời, Mặt trăng từng là đại dương đá nóng chảy. Tuy nhiên, điều quan trọng là lõi của Mặt trăng không nóng hơn đáng kể so với lớp phủ bên, có nghĩa là rất ít sự đối lưu giữa 2 lớp này. Thực tế là các chất nóng chảy của Mặt trăng không thể khuấy động bên trong nên nó không thể có từ trường ổn định như của Trái đất.
Tuy nhiên, theo các nhà nghiên cứu, Mặt trăng có thể đã tạo ra một trường ngắt quãng mạnh. Khi Mặt trăng nguội đi theo thời gian, các khoáng chất trong magma nóng sẽ nguội đi với những tốc độ khác nhau. Những khoáng chất đậm đặc nhất - olivin và pyroxene - sẽ lạnh đi và chìm xuống trước, còn magma ít đậm đặc hơn, chứa titan cùng với các nguyên tố sinh nhiệt như kali, thori và uranium, sẽ bốc lên ngay bên dưới lớp vỏ và mất nhiệt sau. Sau khi làm lạnh đến mức kết tinh, đá chứa titan sẽ nặng hơn nhiều chất rắn bên dưới, khiến nó chìm từ từ về phía lõi nóng chảy bên ngoài.
Qua nghiên cứu thành phần đã biết của Mặt trăng và đưa ra phỏng đoán có tính toán về việc magma có thể khuấy động dễ dàng như thế nào, các nhà khoa học ước tính, titan chìm trên Mặt trăng sẽ vỡ thành những khối nhỏ có chiều ngang khoảng 60km và chìm theo nhiều tỉ lệ khác nhau trong khoảng một tỉ năm. Mỗi khi một trong những khối titan lạnh này va vào lõi nóng bên ngoài của mặt trăng, sự chênh lệch nhiệt độ sẽ kích hoạt lại các dòng đối lưu không hoạt động của lõi, khởi động từ trường của mặt trăng trong một thời gian ngắn.
"Giống như giọt nước chạm vào chảo nóng. Khi một thứ thực sự lạnh chạm vào lõi, nhiều nhiệt có thể tỏa ra đột ngột khiến sự khuấy động trong lõi tăng lên, tạo ra từ trường mạnh không liên tục" - chuyên gia Evans lý giải.
Nếu từ quyển của Mặt trăng thực sự không ổn định như vậy, thì những đợt bùng nổ từ tính ngắn này đủ để giải thích tại sao các loại đá trên Mặt trăng mang những dấu hiệu từ tính khác nhau.
Sau nghiên cứu này, các nhà khoa học sẽ kiểm tra những tảng đá Mặt Trăng mà sứ mệnh Apollo mang về để xem có thể phát hiện ra mẫu có từ trường yếu đôi khi bị từ trường khổng lồ làm gián đoạn hay không. Nếu có những dấu hiệu này, bí ẩn về từ tính của Mặt trăng sẽ hoàn toàn được giải đáp.