Mẫu vật từ tàu NASA gây sốc sau nửa thế kỷ
Khi các phi hành gia Apollo 17 trở về Trái Đất vào năm 1972, họ không chỉ kết thúc sứ mệnh đổ bộ Mặt Trăng cuối cùng của chương trình Apollo, mà còn mang theo mẫu vật khoa học vô giá. Đó là "kho báu" hàng chục kg đất đá từ thiên thể gần Trái Đất nhất.
Khi các phi hành gia Apollo 17 trở về Trái Đất vào năm 1972, họ đã mang hàng chục kg đất đá từ thiên thể gần Trái Đất nhất. (Ảnh: NASA)
Một phần trong số đó được phân tích ngay bằng công nghệ thời bấy giờ. Phần còn lại được NASA niêm phong, cất giữ cẩn thận với kỳ vọng rằng, trong tương lai, các thiết bị hiện đại hơn sẽ giúp nhân loại nhìn thấy những điều mà khoa học nửa thế kỷ trước chưa thể giải mã.
Quyết định ấy đến nay đã chứng minh giá trị đặc biệt.
Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Journal of Geophysical Research: Planets, một mẫu vật Mặt Trăng từng được niêm phong từ thời Apollo 17 đã cho thấy dấu hiệu hóa học khác thường, có thể làm phức tạp thêm hiểu biết lâu nay về quá trình hình thành Mặt Trăng.
"Viên nang thời gian" từ Apollo 17
Mẫu vật được nhóm nghiên cứu do tiến sĩ James Dottin III từ Đại học Brown, Mỹ, dẫn đầu phân tích. Đây là vật liệu núi lửa cổ đại của Mặt Trăng, thuộc nhóm mẫu Apollo được bảo quản đặc biệt trong nhiều thập kỷ.
Theo NASA, một số mẫu Apollo không được mở ngay sau khi đưa về Trái Đất, mà được giữ nguyên trạng trong các ống chứa chuyên dụng. Cách làm này nhằm bảo vệ mẫu khỏi tác động của môi trường bên ngoài, đồng thời chờ đợi các thế hệ công nghệ phân tích mới.
Mẫu vật được nhóm nghiên cứu do tiến sĩ James Dottin III từ Đại học Brown, Mỹ, dẫn đầu phân tích. (Ảnh: NASA)
Với các nhà khoa học, những mẫu vật như vậy giống như "viên nang thời gian" đến từ Mặt Trăng. Chúng không chỉ chứa đất đá, mà còn lưu giữ manh mối về lịch sử địa chất, hoạt động núi lửa và thậm chí là nguồn gốc của thiên thể này.
Apollo 17 là sứ mệnh cuối cùng đưa con người lên Mặt Trăng trong khuôn khổ chương trình Apollo. Phi hành đoàn gồm Eugene Cernan, Harrison Schmitt và Ronald Evans. Đặc biệt, Harrison Schmitt là nhà địa chất học, vì vậy các mẫu vật thu được trong sứ mệnh này có giá trị khoa học rất lớn.
Sau hơn nửa thế kỷ, khi mẫu vật được đưa vào phân tích bằng kỹ thuật hiện đại, các nhà nghiên cứu phát hiện một chi tiết khiến họ bất ngờ: tỷ lệ đồng vị lưu huỳnh-33 trong mẫu thấp bất thường.
Dấu hiệu hóa học khác xa Trái Đất
Để kiểm tra mẫu vật, nhóm nghiên cứu sử dụng kỹ thuật đo phổ khối ion thứ cấp, cho phép phân tích thành phần đồng vị ở quy mô rất nhỏ. Kết quả cho thấy vật liệu núi lửa trong mẫu có tỷ lệ lưu huỳnh-33 thấp hơn nhiều so với những gì từng được kỳ vọng.
Điều này đáng chú ý bởi trong nhiều thập kỷ, một giả thuyết phổ biến cho rằng Trái Đất và Mặt Trăng có nguồn gốc vật chất gần gũi với nhau.
Điều này đáng chú ý bởi trong nhiều thập kỷ, một giả thuyết phổ biến cho rằng Trái Đất và Mặt Trăng có nguồn gốc vật chất gần gũi với nhau. (Ảnh: NASA)
Theo kịch bản được chấp nhận rộng rãi, khoảng 4,5 tỷ năm trước, một thiên thể cỡ Sao Hỏa, thường được gọi là Theia, đã va chạm với Trái Đất sơ khai. Cú va chạm khổng lồ khiến vật chất từ Trái Đất và Theia bắn ra không gian, tạo thành một vành đai mảnh vụn quanh hành tinh non trẻ. Theo thời gian, các mảnh vật chất này kết tụ lại thành Mặt Trăng.
Nếu Mặt Trăng được tạo nên từ vật chất đã trộn lẫn sau vụ va chạm đó, thành phần đồng vị của nó được cho là phải rất gần với Trái Đất. Vì vậy, phát hiện về lưu huỳnh-33 đặt ra một câu hỏi lớn: Vì sao mẫu vật từ bên trong Mặt Trăng lại mang dấu hiệu khác thường như vậy?
Nói một cách dễ hiểu, đồng vị có thể được xem như "dấu vân tay hóa học" của vật chất. Khi dấu vân tay này không khớp với kỳ vọng, các nhà khoa học buộc phải xem xét lại những chi tiết trong câu chuyện hình thành Mặt Trăng.
Hai khả năng khiến giới khoa học phải suy nghĩ lại
Các nhà nghiên cứu đưa ra hai hướng giải thích chính.
Khả năng thứ nhất là lưu huỳnh trên Mặt Trăng từng tương tác với tia cực tím trong giai đoạn thiên thể này còn rất trẻ. Quá trình đó có thể tạo ra dấu hiệu đồng vị bất thường. Sau đó, vật chất này bằng cách nào đó bị đưa xuống sâu bên trong Mặt Trăng, rồi được hoạt động núi lửa cổ đại phun trở lại bề mặt.
Tuy nhiên, giả thuyết này vấp phải một câu hỏi khó. Trái Đất có kiến tạo mảng, nhờ đó vật chất bề mặt có thể được kéo xuống sâu trong lòng hành tinh. Mặt Trăng thì không có cơ chế kiến tạo mảng như vậy. Vậy điều gì đã đưa vật chất từ bề mặt xuống lớp phủ Mặt Trăng? Đây vẫn là điều chưa có lời giải rõ ràng.
Quá trình hình thành Mặt Trăng có thể phức tạp hơn, vật chất giữa Trái Đất và Theia có thể đã không trộn đều hoàn toàn như một số mô hình từng giả định. (Ảnh: NASA)
Khả năng thứ hai còn đáng chú ý hơn: dấu hiệu lưu huỳnh bất thường có thể là phần "di sản" còn sót lại từ Theia. Nếu thiên thể va chạm với Trái Đất năm xưa có thành phần hóa học khác biệt, một phần vật chất của nó có thể đã góp nhiều hơn vào việc hình thành Mặt Trăng so với những gì từng được hình dung.
Dù theo kịch bản nào, phát hiện này không đồng nghĩa giả thuyết va chạm khổng lồ bị bác bỏ. Thay vào đó, nó cho thấy quá trình hình thành Mặt Trăng có thể phức tạp hơn, vật chất giữa Trái Đất và Theia có thể đã không trộn đều hoàn toàn như một số mô hình từng giả định.
Nói cách khác, Mặt Trăng có thể không phải "bản sao hóa học" hoàn hảo của Trái Đất.
Phát hiện từ mẫu vật Apollo 17 vì thế không chỉ là một kết quả phân tích địa chất. Nó còn là lời nhắc rằng, ngay cả với những vật thể tưởng như đã được nghiên cứu kỹ trong nhiều thập kỷ, vẫn có những bí mật chỉ được hé lộ khi con người đủ kiên nhẫn chờ đợi công nghệ bắt kịp câu hỏi.
Hơn 50 năm sau ngày rời Mặt Trăng, những mẫu vật nhỏ bé từ Apollo 17 vẫn đang tiếp tục kể lại câu chuyện lớn về nguồn gốc của Mặt Trăng, Trái Đất và cả những ngày đầu hỗn loạn của hệ Mặt Trời.
