Tìm thấy 2 khoáng chất mới có thể giải thích bí ẩn về bề mặt Mặt trăng

Các hợp chất titan, gồm cả Ti2O (titan dioxide), chưa từng thấy trong các mẫu tự nhiên trên Trái đất, đã được tìm thấy trên bề mặt một hạt thủy tinh nhỏ do tàu vũ trụ Thường Nga 5 mang về từ Mặt trăng vào năm 2020, theo các nhà nghiên cứu từ Viện Địa hóa học ở thành phố Quý Dương (Trung Quốc) cùng đồng nghiệp của họ ở Quảng Châu và Ma Cao.

Theo trang SCMP, nhóm nghiên cứu viết trên tạp chí Nature Astronomy rằng các khoáng chất này có thể đã hình thành do kết quả của sự bốc hơi và lắng đọng mạnh mẽ (sự chuyển đổi từ khí thành rắn mà không qua giai đoạn lỏng) được kích hoạt bởi việc bắn phá mạnh mẽ và liên tục của các vi thiên thạch từ không gian.

Các nhà nghiên cứu viết trong một thông cáo trên trang web của Viện Địa hóa học: “Các tác động của vi thiên thạch được biết là đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi cảnh quan Mặt trăng, nhưng những biến đổi đó thực sự xảy ra như thế nào vẫn còn khó nắm bắt. Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp manh mối mới về quá trình phong hóa trên Mặt trăng cũng như trên các hành tinh không có không khí khác trong hệ Mặt trời, chẳng hạn như sao Thủy và các tiểu hành tinh”.

Nhóm nghiên cứu cho biết Ti2O với hai cấu trúc trên hạt trở thành khoáng chất thứ 7 và thứ 8 từng được loài người phát hiện trên Mặt trăng. 5 khoáng chất đầu tiên được tìm thấy trong các sứ mệnh Apollo của Mỹ và Luna của Nga. Trong khi đó, khoáng chất thứ 6 có tên Changesite-(Y) được Trung Quốc phát hiện vào năm 2022 trong các mẫu thuộc sứ mệnh Thường Nga 5.

Titan là nguyên tố thường được tìm thấy trên Trái đất và Mặt trăng. Tuy nhiên, nó chỉ tồn tại dưới dạng oxit trong tự nhiên. Ở dạng chủ yếu là TiO2, mỗi nguyên tử titan được liên kết với hai nguyên tử oxy để tạo ra cấu trúc ổn định, thuận lợi về mặt năng lượng.

Trong nghiên cứu này, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu đã thu thập tổng cộng 25 hạt thủy tinh (có đường kính 0,05mm đến 0,4mm) từ mẫu thuộc sứ mệnh Thường Nga 5 được lấy từ Cơ quan Vũ trụ quốc gia Trung Quốc. Sau đó, họ sử dụng các kỹ thuật kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) tiên tiến để kiểm tra các hạt thủy tinh và tìm thấy một miệng va chạm nhỏ trên bề mặt của một trong các hạt.

Trên vành miệng núi lửa, họ phát hiện ba khoáng chất chứa titan là rutile (TiO2), Ti2O lượng giác và Ti2O ba trục. Hai loại phía sau có cùng thành phần hóa học nhưng cấu trúc tinh thể khác nhau.

Theo các nhà nghiên cứu, dù Ti2O không tồn tại trong tự nhiên trên Trái đất nhưng đã được điều chế trong phòng thí nghiệm để tạo ra vật liệu màng mỏng xúc tác quang.

Nhóm nghiên cứu tiếp tục đề xuất rằng các vi thiên thạch, di chuyển với tốc độ hơn 20 km/giây, đã đâm vào bề mặt Mặt trăng rồi va trúng một loại khoáng chất phổ biến và quan trọng được gọi là ilmenit, chứa sắt, titan và oxy. Họ cho biết những va chạm này tạo ra đủ năng lượng để làm cho các hạt ilmenit tan chảy, bốc hơi và sau đó lắng đọng lại trên vành của miệng hố va chạm.

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc cho biết một kịch bản như vậy đã được nhà khoa học hành tinh Bruce Hapke (người Mỹ) dự đoán cách đây 5 thập kỷ.

Nghiên cứu của họ được hỗ trợ bởi Chương trình Nghiên cứu & Phát triển trọng điểm quốc gia, Chương trình Ưu tiên chiến lược của Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc và Quỹ Khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc.