Theo truyền thống, Mặt trăng được cho là đã kết hợp lại từ các mảnh vụn bị đẩy ra bởi một tác động khổng lồ lên Trái đất sơ khai. Các nhà khoa học đã dành nhiều thập kỷ để tìm hiểu xem sự hình thành đó diễn ra chính xác như thế nào mà không có lời giải rõ ràng.
Một mô phỏng mới đưa ra một lý thuyết khác - mặt trăng có thể đã hình thành ngay lập tức, chỉ trong vài giờ, khi vật chất của Trái đất và Theia được phóng thẳng vào quỹ đạo sau vụ va chạm.
Jacob Kegerreis, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon của California, cho biết: “Điều này mở ra một loạt các địa điểm khởi đầu khả dĩ mới cho quá trình tiến hóa của Mặt trăng. Chúng tôi tham gia dự án này mà không biết chính xác kết quả của những mô phỏng có độ phân giải cao này sẽ như thế nào. Vì vậy, ngoài việc giúp bạn mở rộng tầm mắt rằng độ phân giải tiêu chuẩn có thể đưa ra câu trả lời sai lệch cho bạn, thì thật thú vị khi kết quả mới có thể đưa một vệ tinh giống Mặt trăng vào quỹ đạo.”
Các mô phỏng được sử dụng trong nghiên cứu này thuộc loại chi tiết nhất và hoạt động ở độ phân giải cao nhất so với bất kỳ mô phỏng nào được thực hiện để điều tra sự hình thành của mặt trăng hoặc các tác động khổng lồ khác. Khả năng tiếp cận với nhiều sức mạnh tính toán hơn cho phép các nhà nghiên cứu nhìn thấy các hành vi mới phát sinh theo cách mà các nghiên cứu trước đây đơn giản là không thể.
Ít có khả năng chúng ta quan sát thấy sự tương đồng cao như vậy trong các kịch bản trước đó khi Theia bị thổi bay vào quỹ đạo và chỉ trộn lẫn với một lượng nhỏ vật chất từ Trái đất trừ khi Theia cũng tương tự như vậy về mặt đồng vị với Trái đất, một sự trùng hợp bất thường. Theo giả thuyết này, Mặt trăng được hình thành chủ yếu từ vật chất của Trái đất, điều này có thể giúp giải thích tại sao các lớp bên ngoài của nó có thể so sánh được với Trái đất.
Các lý thuyết khác đã được đề xuất để giải thích những điểm tương đồng này trong thành phần, chẳng hạn như mô hình synestia - trong đó Mặt trăng được hình thành bên trong một vòng xoáy đá bốc hơi từ vụ va chạm - nhưng những lý thuyết này được cho là gặp khó khăn trong việc giải thích quỹ đạo hiện tại của Mặt trăng.
Giả thuyết hình thành nhanh hơn, một giai đoạn này cung cấp một câu trả lời rõ ràng và tao nhã hơn cho cả hai câu hỏi mở. Nó cũng có thể đưa ra những cách tiếp cận mới để giải những câu đố khác chưa được giải. Một trong những giả thuyết hấp dẫn hơn về sự hình thành của Mặt trăng là giả thuyết này, có thể đưa Mặt trăng vào quỹ đạo rộng với phần bên trong không bị nóng chảy, do đó giải thích các đặc điểm như quỹ đạo nghiêng và lớp vỏ mỏng của Mặt trăng.
Phân tích các mẫu mặt trăng sắp tới mà các sứ mệnh Artemis trong tương lai của NASA sẽ quay trở lại Trái đất để điều tra sẽ giúp chúng tôi xác định khả năng nào trong số này là đúng. Các nhà khoa học sẽ có thể đánh giá cách dữ liệu trong thế giới thực sắp xếp theo các kịch bản mô phỏng này và những gì họ tiết lộ về cách Mặt trăng đã thay đổi trong hàng tỷ năm lịch sử của nó khi họ có quyền truy cập vào các mẫu từ các khu vực khác của Mặt trăng và sâu hơn bên dưới nó bề mặt.
Vincent Eke, một nhà nghiên cứu tại Đại học Durham và là đồng tác giả của bài báo, nói, “Càng tìm hiểu về cách Mặt trăng hình thành, chúng ta càng khám phá ra sự tiến hóa của Trái đất của chính mình. Lịch sử của chúng gắn liền với nhau – và có thể được lặp lại trong những câu chuyện về các hành tinh khác bị thay đổi bởi những vụ va chạm tương tự hoặc rất khác.”
Nghiên cứu này là nỗ lực hợp tác giữa Ames và Đại học Durham, được hỗ trợ bởi nhóm Nghiên cứu Tác động Khổng lồ Hành tinh của Viện Vũ trụ học Tính toán. Các mô phỏng được sử dụng được chạy bằng mã nguồn mở SWIFT (SPH với Tác vụ chi tiết liên phụ thuộc), được thực hiện trên dịch vụ chuyên sâu bộ nhớ DiRAC (Nghiên cứu phân tán sử dụng máy tính nâng cao) (“COSMA”), do Đại học Durham tổ chức trên thay mặt cho cơ sở Điện toán hiệu năng cao DiRAC.
Tạp chí tham khảo:
- JA Kegerreis và cộng sự. Nguồn gốc tức thời của Mặt trăng dưới dạng Vệ tinh sau tác động. Tạp chí Vật lý Thiên văn. DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d96
