Sự mâu thuẫn trong giả thuyết về nguồn gốc của mặt trăng: vệ tinh của Trái đất hình thành như thế nào?

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Chúng ta không biết chính xác mặt trăng hình thành như thế nào. Theo một giả thuyết phổ biến, cách đây rất lâu, Trái đất đã va chạm với một hành tinh có kích thước bằng sao Hỏa, và vệ tinh của chúng ta được hình thành từ các mảnh vỡ. Chỉ ở đây một cái gì đó không thêm lên.

Giả thuyết về một lực cản lớn giữa Trái đất và hành tinh Teia được đưa ra bởi người Mỹ Hartman và Davis vào năm 1975. Trong những thời kỳ xa xôi đó, hai loại vệ tinh đã được biết đến trong hệ mặt trời: những vệ tinh nhỏ hơn hoàn toàn so với hành tinh của chúng (Phobos và Deimos gần sao Hỏa, vệ tinh của những người khổng lồ khí và băng), và Mặt trăng. Cô là vệ tinh duy nhất có khối lượng lớn hơn một phần trăm khối lượng của hành tinh của cô.

Sự kỳ lạ của mặt trăng đòi hỏi một lời giải thích phi tiêu chuẩn về nguồn gốc của nó. Những phỏng đoán trước đây có phần ngây thơ và dễ bị bác bỏ. Ví dụ, con trai của Charles Darwin cho rằng Trái đất từng quay nhanh hơn và một mảng lớn rơi ra khỏi nó. Điều này và các giả thuyết tương tự đã giải thích một cách kém hiệu quả thực tế là lõi sắt của Mặt trăng nhỏ so với Trái đất, và người ta tin rằng không có nước ở đó.

Trên thực tế, vào thời điểm đó, nước trong đá mặt trăng đã được phát hiện: nó được chứa trong đất (regolith) do tàu Apollo chuyển đến. Phát hiện được cho là do ô nhiễm trên cạn hoặc do thiên thạch. Các kết quả của máy dò ion, ghi lại nước gần tàu Apollo, cũng được cho là do ô nhiễm trên cạn. Các nhà khoa học đã bác bỏ các sự kiện thực nghiệm vì chúng không phù hợp với các lý thuyết về nguồn gốc của mặt trăng khi đó.

Trong tất cả các giả thuyết này, mặt trăng tan chảy đầu tiên, vì điều này, nó phải mất nước. Khoa học thời đó chỉ giả định một lựa chọn để nước có thể va vào mặt trăng - với sao chổi. Nhưng trong nước của sao chổi, có một tỷ lệ hydro khác với loài nặng của nó, đơteri, và trong nước mà người Mỹ tìm thấy trên mặt trăng, tỷ lệ của các đồng vị này cũng giống như trên Trái đất. Sự không phù hợp dễ dàng giải thích nhất là do nhiễm bẩn.

Tuy nhiên, vẫn chưa rõ tại sao regolith lại chứa ít titan và các nguyên tố tương đối nặng khác. Chính lúc đó giả thuyết về một tác động lớn (mega-Impact) đã ra đời. Theo đó, 4, 5 tỷ năm trước, hành tinh cổ đại Theia đã va chạm với Trái đất, và một tác động siêu mạnh đã ném vào không gian các mảnh vỡ của cả hai hành tinh - từ chúng mà Mặt trăng được hình thành theo thời gian. Các lớp trên của Trái đất chứa ít nguyên tố nặng, vì hầu hết chúng chìm xuống lõi và các lớp dưới của magma. Theo cáo buộc, điều này là do sự khác biệt trong đất mặt trăng.

Hóa ra vệ tinh của trái đất không phải là vệ tinh chính, chẳng hạn như vệ tinh của sao Mộc, mà là vệ tinh thứ cấp - ngoài ra, câu hỏi tại sao khối lượng của Mặt trăng lại lớn như vậy so với khối lượng của chính Trái đất đã bị loại bỏ. Ngoài ra, giả thuyết của người Mỹ giải thích tại sao hoàn toàn không có nước trên mặt trăng: khi các hành tinh va chạm, các mảnh vỡ lẽ ra phải bùng lên hàng nghìn độ - nước chỉ đơn giản là bốc hơi và bay vào không gian. Một điều nữa là sau các chuyến bay của tàu Apollo, ý tưởng về một mặt trăng không có nước đã khiến người ta không biết sự thật một cách ngoan cố.

Giả thuyết có vẻ ổn trong suốt ba năm. Nhưng vào năm 1978, Charon, một vệ tinh của Sao Diêm Vương, đã được phát hiện. Nếu Mặt trăng nhỏ hơn Trái đất 80 lần, thì Charon chỉ nhẹ hơn sao Diêm Vương 9 lần. Hóa ra không có gì độc đáo về mặt trăng. Nhiều nghi ngờ nảy sinh: các hành tinh lớn, rất có thể, va chạm quá hiếm khi có rất nhiều vệ tinh lớn xuất hiện.

Những bất tiện mới được mang lại do việc phân tích đá Mặt Trăng trong các phòng thí nghiệm và dữ liệu đầu tiên về các thiên thạch có nguồn gốc ngoài hành tinh. Hóa ra về mặt đồng vị chỉ có thể phân biệt được Mặt trăng với Trái đất, còn tất cả các hành tinh khác của hệ Mặt trời đều khác biệt rõ ràng. Làm thế nào điều này xảy ra nếu Mặt trăng được cho là chứa chất của một hành tinh khác - giả thuyết Theia cổ đại? Để giải thích sự mâu thuẫn, giả thuyết về cú sốc siêu lớn đã được đưa ra: nơi sinh của Theia được coi là … quỹ đạo của trái đất - đó là lý do tại sao thành phần đồng vị của cả hai hành tinh đều giống nhau. Tại một nơi, hai hành tinh được hình thành cùng một lúc, sau đó va chạm với nhau.

Nhưng không rõ tại sao hai hành tinh lại xuất hiện trên quỹ đạo trái đất, và lần lượt xuất hiện trên quỹ đạo của các hành tinh khác trong hệ thống. Đã thêm các vấn đề và nhà địa chất. Một câu hỏi khác được đặt ra: nếu vụ va chạm cực lớn của hai hành tinh làm nóng Trái đất và các mảnh vỡ của nó, thì nước đến từ đâu trên hành tinh? Bởi tất cả các tài khoản, nó đáng lẽ đã bốc hơi.

Lý thuyết tác động lớn đã trở nên cực kỳ phổ biến, họ không muốn từ bỏ nó, vì vậy người ta đưa ra ý tưởng rằng nước xuất hiện trên Trái đất sau này - nó được mang lại bởi các sao chổi rơi xuống hành tinh trong hàng tỷ năm. Nhưng người ta sớm phát hiện ra rằng tỷ lệ đồng vị của hydro và oxy trong nước sao chổi rất khác so với trên Trái đất. Nó giống với nước của Trái đất hơn từ các tiểu hành tinh, nhưng có rất ít nước trong đó, tức là chúng không thể là nguồn gốc của các đại dương của chúng ta.

Cuối cùng, vào thế kỷ 21, dấu vết của nước bắt đầu được tìm thấy trên mặt trăng. Và khi những người ủng hộ giả thuyết tác động lớn cho rằng sao chổi mang lại nguồn nước này, các nhà địa chất Hà Lan đã chỉ ra rằng đá mặt trăng không thể hình thành ở dạng hiện tại nếu không có sự hiện diện của nước ngay từ đầu quá trình hình thành vệ tinh. Tình hình càng trở nên trầm trọng hơn bởi các nhà thiên văn Nga: theo họ, một vụ va chạm điển hình của một sao chổi với Mặt trăng dẫn đến việc hơn 95% lượng nước trở lại không gian.

Tình hình được phản ánh rõ nhất trong một bài báo năm 2013 với tiêu đề nói rằng "Lý thuyết tác động đã cạn kiệt."