Các nhà khoa học sử dụng một máy dò và thu ion cực nhỏ để nghiên cứu tỉ lệ hydro-deuterium trong các tảng đá trên Mặt Trăng và Trái Đất. Họ đã rút ra kết luận: Nước trên Mặt Trăng không phải đến từ sao chổi mà đã có ở Trái Đất 4.5 tỉ năm trước, khi một vụ va chạm lớn làm bắn nguyên liệu từ Trái Đất ra để tạo thành Mặt Trăng.
Nước ở trong lớp vỏ của Mặt Trăng đến từ các thiên thạch cổ, theo kết quả của các nghiên cứu mới, nguồn được cho rằng đã cung cấp phần lớn lượng nước trên Trái Đất. Kết quả này đã nêu lên những câu hỏi mới về quá trình hình thành Mặt Trăng.
Mặt Trăng được cho là hình thành từ một vỏ đĩa của những mảnh vụn khi một vật thể lớn đâm vào Trái Đất 4.5 tỉ năm trước, rất sớm trong lịch sử Trái Đất. Các nhà khoa học từ lâu đã cho rằng lượng nhiệt từ một vụ va chạm lớn như vậy sẽ khiến hidro và các nguyên tố dễ bay hơi khác bốc hơi vào không gian, nghĩa là Mặt Trăng phải được tạo ra hoàn toàn không có nước. Nhưng gần đây, tàu vũ trụ của NASA và nghiên cứu mới về các mẫu vật từ tàu nghiên cứu Apollo đã cho thấy rằng trên Mặt Trăng có tồn tại nước, cả trên và dưới bề mặt.
Bằng cách chỉ ra rằng nước trên Trái Đất và Mặt Trăng có cùng nguồn gốc, nghiên cứu mới này cung cấp thêm bằng chứng rằng nước trên Mặt Trăng đã luôn có ở đó ngay từ đầu.
“Lời giải thích đơn giản nhất cho những gì chúng tôi tìm thấy là đã có nước trên Trái Đất cổ đại vào thời điểm của vụ va chạm,” theo lời Alberto Saal, giáo sư Khoa học địa chất tại Đại học Brown và tác giả chính của nghiên cứu. “Một lượng nước đã tồn tại sau vụ va chạm, và đó chính là những gì chúng ta thấy trên Mặt Trăng.”
Các đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm Erik Hauri từ Học viện Carnegie của Washinton, James Van Orman từ Đại học Case Western Reserve, và Malcolm Rutherford từ Brown. Nghiên cứu được công bố trên mạng trên Science Express.
Nghiên cứu từ 2011 dẫn đầu bởi Hauri tìm ra rằng những mảnh tan có rất nhiều nước – thậm chí nhiều nước bằng lượng dung nham hình thành trong lòng đại dương của Trái Đất. Mục đích của nghiên cứu này là để tìm ra nguồn gốc của lượng nước đó. Để làm được việc này, Saal và các đồng nghiệp của ông đã nghiên cứu cấu tạo đồng vị của nguyên tố hidro bị mắc kẹt trong mảnh tan. “Để hiểu được nguồn gốc của lượng hidro này, chúng tôi cần một dấu vết,” Saal nói. “Và cấu tạo đồng vị chính là dấu vân tay để chúng tôi sử dụng.”
Sử dụng một máy dò và thu thập ion siêu nhỏ Cameca NanoSIMS 50L tại Carnegie, các nhà khoa học đo lượng deuterium có trong các mẫu vật so sánh với lượng này trong hidro thường. Deuterim là một đồng vị của hidro với thêm một neutron. Các nguyên tử nước hình thành từ các nơi khác nhau trong Hệ Mặt Trời có lượng deuterium khác nhau. Nói chúng, những thứ hình thành gần Mặt Trời hơn sẽ có ít deuterium hơn những thứ hình thành xa hơn.
Saal và các đồng nghiệp của ông tìm ra rằng tỉ lệ deuterium/hidro trong các mảnh tan là khá thấp và giống với tỉ lệ tìm thấy trong các chondrite cacbon, các thiên thạch hình thành từ vành đai tiểu hành tinh gần Sao Mộc và được cho là những vật thể lâu đời nhất trong Hệ Mặt Trời. Điều này nghĩa là nguồn gốc của nước trên Mặt Trăng là các thiên thạch cổ đại chứ không phải các sao chổi như suy nghĩ của một số nhà khoa học.
Sao chổi, giống như tiểu hành tinh, được biết là mang theo nước và các nguyên tố dễ bay hơi khác, nhưng hầu hết các sao chổi hình thành ở một vùng xa hơn trong Hệ Mặt Trời gọi là Đám mây Oort. Vì chúng hình thành xa Mặt Trời như vậy nên chúng thường có tỉ lệ deuterium/hidro cao hơn – cao hơn nhiều so với tỉ lệ trên Mặt Trăng, nơi mẫu vật cho nghiên cứu này được thu thập.
“Những số liệu này rất khó khăn để thu được,” Hauri nói, “nhưng đữ liệu mới này cho chúng ta bằng chứng tốt nhất từng có rằng các chondrite có cacbon là nguồn chung cho các nguyên tố dễ bay hơi trên cả Trái Đất và Mặt Trăng, và có lẽ toàn bộ phần trong của Hệ Mặt Trời.”
Nghiên cứu gần đây, theo lời Saal, đã tìm ra rằng 98% lượng nước trên Trái Đất cũng đến từ các thiên thạch cổ, nêu lên khả năng về một nguồn nước chung của cả Trái Đất và Mặt Trăng. Cách dễ dàng nhất để giải thích điều này là nước đã có mặt ở trên Trái Đất cổ đại và được chuyển tới Mặt Trăng.
Nghiên cứu này không cần thiết phải đi ngược lại ý tưởng rằng Mặt Trăng được hình thành từ một vụ va chạm lớn trên Trái Đất cổ, nhưng lại đặt ra một vấn đề. Nếu Mặt Trăng được hình thành từ vật liệu đến từ Trái Đất, thì việc nguồn nước ở cả hai nơi có cùng nguồn gốc là một điều hoàn toàn có thể. Tuy nhiên vẫn tồn tại câu hỏi làm thế nào nước có thể tồn tại sau một vụ va chạm mạnh như vậy.
“Vụ va chạm này không làm cho tất cả lượng nước bị bay hơi,” Saal nói. “Nhưng chúng tôi vẫn không biết bằng cách nào.”
Câu hỏi này chỉ ra rằng, theo lời các nhà khoa học, có một số quá trình quan trọng chúng ta vẫn chưa hiểu được về cách các hành tinh và vệ tinh được hình thành.
“Nghiên cứu của chúng tôi gợi ý rằng cả những nguyên tố rất dễ bay hơi cũng không bị mất hoàn toàn sau một vụ va chạm lớn,” theo lời của Van Orman. “Chúng tôi gần nghiên cứu thêm về kết quả của những vụ va chạm lớn, và chúng tôi cũng cần nghiên cứu thêm về các nguyên tố dễ bay hơi trên Mặt Trăng.”
Quỳnh Chi (VACA)
Theo Science Daily
