Theo nghiên cứu mới, khoảng 3,8 tỷ năm trước, hai hẻm núi khổng lồ có thể đã hình thành trên Mặt Trăng trong khoảng thời gian chưa đầy 10 phút.
Những khối đá kỳ lạ, mỗi khối có kích thước tương đương với Grand Canyon của Trái Đất, ẩn mình ở phía xa của Mặt Trăng — phía luôn quay lưng lại với Trái Đất — gần cực Nam của Mặt Trăng, nơi mà sứ mệnh Artemis III của NASA đặt mục tiêu đưa con người lên mặt trăng vào cuối năm 2026.
Các hẻm núi trên Mặt Trăng đều là một phần của lưu vực va chạm Schrödinger lớn hơn, nơi một vật thể vẫn chưa được xác định đã đâm vào Mặt Trăng hàng tỷ năm trước. Theo một nghiên cứu mới được công bố hôm thứ Ba trên tạp chí Nature Communications , tác động khổng lồ này có khả năng cũng dẫn đến việc tạo ra các hẻm núi.
Các tác giả nghiên cứu ước tính năng lượng giải phóng để tạo ra các hẻm núi mạnh hơn từ 1.200 đến 2.200 lần so với năng lượng của vụ nổ hạt nhân từng được lên kế hoạch để đào kênh đào Panama thứ hai.
Các sứ mệnh trong tương lai có thể đến lưu vực và lấy mẫu đá để giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về nguồn gốc và lịch sử u ám của mặt trăng. Nghiên cứu mặt trăng cũng có thể tiết lộ điều kiện ban đầu trong hệ mặt trời khi các tiểu hành tinh và các mảnh vỡ đá khác va chạm với các hành tinh và mặt trăng.
“Kỷ lục về sự bắn phá của Hệ Mặt trời thời kỳ đầu đã bị xóa khỏi Trái đất”, tác giả chính của nghiên cứu Tiến sĩ David Kring, nhà khoa học chính tại Viện Mặt trăng và Hành tinh, một viện của Hiệp hội Nghiên cứu Không gian Đại học, cho biết trong một email. “Nó đã bị phá hủy bởi sự xói mòn, kiến tạo mảng và các quá trình địa chất khác. Nếu chúng ta muốn (hiểu) cách các sự kiện va chạm ảnh hưởng đến Trái đất thời kỳ đầu, chúng ta phải thu thập các mẫu từ những nơi trên Mặt trăng như lưu vực Schrödinger và các hẻm núi của nó”.
Ghép lại một tác động cổ xưa
Các hẻm núi và khe núi được tạo ra bởi các vệt đá vụn tỏa ra từ lưu vực Schrödinger.
Các nhà địa chất học Mặt Trăng luôn biết rằng hai hẻm núi được nêu trong nghiên cứu mới, có tên là Vallis Schrödinger và Vallis Planck, đặc biệt lớn. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đứng sau báo cáo mới nhất đã có thể phân tích hình ảnh của các đặc điểm địa chất khổng lồ bằng cách sử dụng ảnh và dữ liệu độ cao do Lunar Reconnaissance Orbiter của NASA chụp , tàu này đã bay quanh Mặt Trăng từ năm 2009. Dữ liệu cho phép nhóm xây dựng bản đồ của khu vực, bao gồm lưu vực và các vùng xung quanh.
Các phép đo cho thấy hai hẻm núi này có chiều rộng và chiều dài tương tự như Grand Canyon. Vallis Schrödinger dài 168 dặm (270 km) và sâu 1,7 dặm (2,7 km), còn Vallis Planck dài 174 dặm (280 km) và sâu 2,2 dặm (3,5 km).
Kring cho biết: “Tôi đã đào tạo sinh viên và phi hành gia ở khu vực lân cận Grand Canyon, và đã thực hiện một số chuyến đi trên sông qua Grand Canyon, vì vậy tôi nhận ra Grand Canyon là một cách quan trọng để giúp mọi người hiểu được quy mô ấn tượng của cảnh quan mặt trăng”.
Dữ liệu tàu vũ trụ cũng giúp các nhà nghiên cứu xác định khoảng cách dọc theo mỗi hẻm núi từ điểm va chạm. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng khoảng cách trong các phép tính về hố va chạm để tìm ra vận tốc của các loại đá tạo ra hẻm núi và kích thước của vật liệu trong các luồng đá đó, Kring cho biết.
Các phép tính cho phép các nhà nghiên cứu kết hợp những gì họ nghĩ đã xảy ra cách đây 3,8 tỷ năm khi các tiểu hành tinh và sao chổi đang bắn phá Trái đất và Mặt trăng.
“Gần bốn tỷ năm trước, một tiểu hành tinh hoặc sao chổi đã bay qua cực nam của Mặt Trăng, lướt qua các đỉnh núi Malapert và Mouton, và đâm vào bề mặt Mặt Trăng,” Kring cho biết. “Vụ va chạm đã đẩy ra những luồng đá năng lượng cao tạo thành hai hẻm núi… trong vòng chưa đầy 10 phút.”
Để so sánh, phải mất 5 đến 6 triệu năm để nước xói mòn cảnh quan của Arizona để tạo thành Grand Canyon.
Vật thể trên trời đâm vào mặt trăng có khả năng đã va chạm với tốc độ hơn 34.000 dặm một giờ (gần 55.000 km một giờ). Vật va chạm đã tạo ra lưu vực Schrödinger, rộng gần 200 dặm (320 km), đồng thời đẩy các mảnh vỡ tạo thành các rãnh sâu dẫn ra khỏi lưu vực.
Sau đó, các mảnh vỡ bị đẩy ra tạo ra các hẻm núi có khả năng đã bay lên trên bề mặt Mặt Trăng và sau đó va chạm với nó với tốc độ khoảng 2.237 dặm một giờ (3.600 km một giờ). Theo nghiên cứu, các hố va chạm thứ cấp này đã hình thành nên các hẻm núi.
Điều tra lịch sử mặt trăng
Năng lượng của các tác động tạo ra các hẻm núi ở quy mô khổng lồ. Các tác giả nghiên cứu ước tính nó lớn hơn 700 lần so với tổng sản lượng của các vụ thử nổ hạt nhân do Hoa Kỳ, Liên Xô cũ và Trung Quốc tiến hành. Theo nghiên cứu, năng lượng của các vụ nổ cũng có sức tàn phá lớn hơn khoảng 130 lần so với năng lượng trong kho vũ khí hạt nhân trên toàn thế giới.
Trong khi nhiều hố va chạm trên Trái Đất đã biến mất từ lâu do xói mòn và các yếu tố tự nhiên khác, các hố va chạm trên Mặt Trăng có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về những gì đã xảy ra trên Trái Đất hàng tỷ năm trước.
“Hố va chạm Schrödinger có nhiều điểm tương đồng với hố va chạm Chicxulub tiêu diệt khủng long trên Trái đất”, đồng tác giả nghiên cứu Gareth Collins, giáo sư khoa học hành tinh tại Imperial College London, cho biết trong một tuyên bố. “Bằng cách chỉ ra cách các hẻm núi sâu (kilômét) của Schrödinger được tạo thành, công trình này đã giúp làm sáng tỏ mức độ năng lượng của các vật chất phóng ra từ những vụ va chạm này”.
Noah Petro, nhà khoa học dự án của NASA cho cả Lunar Reconnaissance Orbiter và Artemis III, với mục tiêu đưa con người lên mặt trăng lần đầu tiên kể từ năm 1972, tin rằng bài báo đưa ra một giả thuyết hay về cách các hẻm núi được hình thành. Petro không tham gia vào nghiên cứu này.
“Những gì được trình bày trong bài báo là một giả thuyết liên quan đến hố va chạm thứ cấp và những rãnh này tỏa ra xa và rộng từ chúng”, Petro cho biết. “Tôi nghĩ rằng điều thú vị mà bài báo thực hiện là kết nối này trở lại một điểm duy nhất, và sau đó đưa ra giả thuyết về ý nghĩa của điều đó đối với sự hình thành và hình học của sự hình thành lưu vực. Họ đang sử dụng các quan sát hiện đại từ một tàu vũ trụ đã quay quanh mặt trăng trong hơn 15 năm để tái tạo lại một sự kiện đã xảy ra cách đây 3,8 tỷ năm.
Điều đó luôn thú vị vì chúng ta đang bóc tách các lớp thời gian được bảo tồn rất tốt cho chúng ta trên mặt trăng”.
Khám phá mặt trăng trong tương lai
Petro cho biết cực nam của mặt trăng chứa đầy những bí ẩn địa chất mà các nhà khoa học háo hức khám phá.
Petro cho biết hố va chạm Schrödinger, một trong những hố va chạm lớn và trẻ hơn trên Mặt Trăng, nằm cách hố va chạm lớn nhất và lâu đời nhất của Mặt Trăng vài trăm km.
Schrödinger nằm ở rìa ngoài của lưu vực Nam Cực–Aitken, nơi các sứ mệnh có người lái trong tương lai của Artemis đang có kế hoạch khám phá.
Petro cho biết lưu vực Nam Cực-Aitken ước tính có tuổi đời khoảng 4,3 tỷ năm, nhưng chỉ có mẫu đá mới có thể chứng minh được điều đó.
Ông cho biết: “Những phi hành gia đầu tiên đi bộ ở Nam Cực có khả năng sẽ đi trên những tảng đá lâu đời nhất mà con người từng khám phá”.
Nghiên cứu mới cho thấy các mảnh vỡ Mặt Trăng được khai quật bởi các tác động tạo ra lưu vực Schrödinger và các hẻm núi của nó tỏa ra không đối xứng, phân tán chúng ra xa cực nam Mặt Trăng, thay vì chôn vùi khu vực này. Điều này có nghĩa là bất kỳ loại đá nào được các phi hành gia Artemis thu thập sẽ cung cấp cái nhìn thoáng qua về lịch sử Mặt Trăng sớm nhất, Kring cho biết.
Kring và nhóm của ông có kế hoạch tiếp tục nghiên cứu các địa điểm có khả năng được khám phá trong các sứ mệnh trong tương lai.
Tàu đổ bộ mặt trăng của nhóm Draper sẽ hướng đến mục tiêu hạ cánh tại lưu vực Schrödinger vào năm 2026 theo sáng kiến Dịch vụ tải trọng mặt trăng thương mại của NASA, một phần của chương trình Artemis. Nhiệm vụ robot này sẽ cung cấp máy đo địa chấn để nghiên cứu hoạt động kiến tạo bên trong mặt trăng, cùng với các mục tiêu khoa học khác.
“Mặt xa của mặt trăng là lãnh địa của nhà thám hiểm,” Petro cho biết. “Cho dù đó là nhiệm vụ của robot hay nhiệm vụ của phi hành gia lên mặt trăng, lưu vực Schrödinger chưa từng được nhìn thấy hoặc ghé thăm bởi một nhiệm vụ nào. Chúng tôi đang khám phá sâu những hố lớn này vì chúng rất độc đáo. Chúng là những chiếc máy xúc khổng lồ đã đào lên bề mặt mặt trăng và làm lộ ra vật liệu từ bên dưới, vì vậy chúng trở thành những mục tiêu rất hấp dẫn.”
Kring nhận thấy giá trị của việc thu thập các mẫu từ lưu vực và hẻm núi để giúp xác định xem tuổi ước tính của cả hai có chính xác hay không, cũng như nghiên cứu vật liệu Mặt Trăng cổ đại mà chúng giúp đưa lên bề mặt.
Ông cho biết: “Nếu một phi hành gia có thể thu thập mẫu vật từ vành hẻm núi, họ sẽ thu thập được mẫu vật từ độ sâu tới 3 km (1,9 dặm) bên dưới bề mặt”.
Và các phi hành gia sẽ có thể nhìn thấy những quang cảnh tuyệt đẹp.
Kring cho biết: “Vẻ đẹp tráng lệ của các hẻm núi này rất ấn tượng đến nỗi nếu được khai thác trên Trái Đất, chúng sẽ trở thành công viên quốc gia hoặc quốc tế”.