Bí ẩn dung nham Mặt trăng trẻ nhất 1,97 tỉ năm tuổi được tàu Thường Nga 5 thu thập

Cùng với các nhà nghiên cứu từ Trung Quốc, Úc, Thụy Điển và Mỹ, nhóm các nhà khoa học ở Đại học Manchester (Anh) đã nghiên cứu các mẫu vật được Cơ quan Vũ trụ Quốc gia Trung Quốc thu thập từ Mặt trăng trong sứ mệnh Thường Nga 5.

Thường Nga 5 là sứ mệnh không có người lái bao gồm một tàu đổ bộ robot, hạ cánh xuống mặt gần của Mặt trăng (mặt quay về phía Trái đất) vào tháng 12.2020. Nhiệm vụ đã thu thập 1,7 kg đá Mặt trăng cho Trái đất - sau các mẫu đầu tiên được thu thập từ Mặt trăng kể từ năm 1976 với sứ mệnh Luna 24 của Liên Xô.

Mục tiêu của sứ mệnh Thường Nga 5 là tìm bằng chứng về một số vụ phun trào núi lửa trẻ nhất trên Mặt trăng.

Dù các nhà khoa học trước đây đã có thể dự đoán đá núi lửa ở độ tuổi này trên Mặt trăng bằng cách nghiên cứu số lượng hố va chạm trên bề mặt Mặt trăng, nhưng không thể xác nhận điều này nếu không có mẫu để kiểm tra.

Việc phân tích các mẫu được thực hiện bằng thiết bị vi mạch ion có độ phân giải cao nhạy cảm (SHRIMP), tại Trung tâm SHRIMP ở Bắc Kinh, Trung Quốc.

Đầu tiên, vật liệu đã được phân loại. Các nhà khoa học ở Trung Quốc đã tự tay chọn ra một số mảnh đá bazan (loại đá núi lửa) nhỏ, có kích thước khoảng 2 mm (0,08 inch), để điều tra. Tiếp theo là các phân tích trong phòng thí nghiệm, dựa trên các kỹ thuật được phát triển vào những năm 1970 để phân tích các mẫu Apollo đầu tiên.

Quá trình xác định tuổi của đá rất phức tạp, nhưng về bản chất, các nhà khoa học ở Đại học Manchester sử dụng một chùm hạt tích điện tập trung để đẩy vật chất ra khỏi các pha khoáng chất khác nhau trong đá và phân tích chúng.

Những nỗ lực của các nhà khoa học đã được đền đáp khi có thể xác định tuổi phun trào của những dung nham này là 1,97 tỉ năm, trẻ hơn cả tỉ năm so với bất kỳ dung nham bazan nào có niên đại trước đây từ Mặt trăng.

Một bí ẩn khoa học mới

Nhiều vụ phun trào núi lửa đã xảy ra trên bề mặt Mặt trăng trong lịch sử địa chất của nó, tạo thành những tảng đá bazan lớn, được gọi là Biển Mặt trăng. Có thể coi đây là những mảng tối khi nhìn lên Mặt Trăng.

Thế nhưng, hầu hết các hoạt động núi lửa xảy ra từ 3 đến 4 tỉ năm trước. Các nhà khoa học hành tinh đã xác nhận điều này bằng cách xác định niên đại của các đá bazan từ bộ sưu tập đá Apollo và Luna, cũng như các thiên thạch có nguồn gốc từ Mặt trăng.

Tuy vậy cho đến nay, các loại dung nham trẻ hơn được dự đoán bởi các nghiên cứu đếm miệng núi lửa vẫn còn là điều khó nắm bắt.

Để phun trào núi lửa xảy ra, cần có nhiệt bên trong hành tinh để tạo ra vật chất nóng chảy tham gia vào quá trình này.

Với một hành tinh có kích thước bằng Mặt trăng, người ta cho rằng lượng nhiệt này đã mất đi rất lâu trước những vụ phun trào cách đây 2 tỉ năm.

Do đó, công trình này đã mở ra một bí ẩn khoa học mới về việc làm thế nào một hành tinh nhỏ bằng đá như Mặt trăng có thể giữ đủ nhiệt bên trong để tiếp tục tạo ra các vụ phun trào núi lửa 2,5 tỉ năm sau khi nó lần đầu tiên hình thành cách đây 4,5 tỉ năm.

Những gì đang xảy ra? Vẫn còn phải xem liệu cái gọi là gia nhiệt thủy triều có thể đóng một vai trò nào đó hay không, nơi nhiệt được tạo ra trong phần bên trong Mặt trăng bằng cách kéo giãn và ép lại (hãy nghĩ về một sợi dây đàn hồi nóng lên thông qua ma sát khi bạn kéo căng nó) do lực hấp dẫn giữa Mặt trăng, Trái đất và Mặt trời.

Ngoài ra, có thể một khía cạnh độc đáo của thành phần lớp phủ Mặt trăng có thể dẫn đến nhiệt độ nóng chảy thấp hơn, nên giải thích cách vật chất nóng chảy được hình thành.

Công việc đang được tiếp tục trên các mẫu để cố gắng làm sáng tỏ câu hỏi này.

Việc phân tích các mẫu từ các sứ mệnh của tàu Apollo vào đầu những năm 1970 đã tạo nên cuộc cách mạng trong hiểu biết của chúng ta về mức độ năng động của Hệ Mặt trời cũng như cách các hành tinh hình thành và phát triển. Giờ đây, một lần nữa, nghiên cứu mới này đã chứng minh giá trị khoa học đáng kinh ngạc của việc trả lại các mẫu từ các thiên thể hành tinh khác để giải mã bí mật của chúng trong các phòng thí nghiệm trên Trái đất.

Quan trọng hơn, việc xác thực phương pháp đếm miệng núi lửa với các mẫu Mặt trăng cũng có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định niên đại bề mặt của các hành tinh khác mà chúng ta chưa thu thập mẫu (chẳng hạn như sao Hỏa, sao Kim và sao Thủy).

Nó sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về Hệ Mặt trời một cách rộng rãi hơn.