Nghiên cứu mới giải thích sự khác biệt giữa hai bán cầu của Mặt trăng

MỸ - Một nghiên cứu toàn diện về trọng lực Mặt trăng, sử dụng dữ liệu từ hai tàu vũ trụ của NASA, hé lộ manh mối mới giúp giải thích vì sao hai bán cầu của Mặt trăng lại có diện mạo rất khác nhau.

Theo dữ liệu từ sứ mệnh GRAIL của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), phần sâu bên trong của Mặt trăng có cấu trúc không đối xứng, nhiều khả năng do các hoạt động núi lửa dữ dội từng xảy ra ở mặt luôn hướng về Trái đất cách đây hàng tỷ năm, góp phần định hình bề mặt khu vực này.

Các nhà khoa học phát hiện rằng, bán cầu gần Trái Đất của Mặt trăng bị uốn cong  hơn so với bán cầu xa trong quỹ đạo hình elip quanh Trái Đất, do ảnh hưởng của lực hấp dẫn, một quá trình gọi là “biến dạng thủy triều”. Hiện tượng này cho thấy 2 mặt trong lớp phủ Mặt Trăng, tầng địa chất nằm giữa vỏ và lõi, có sự khác biệt đáng kể.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí trên Nature.

mat trang

Mặt gần của Mặt Trăng (bên trái) và mặt xa của Mặt Trăng (bên phải). - Ảnh: Reuters.

Tiến sĩ Ryan Park, tác giả chính của nghiên cứu và giám sát viên tại Phòng thí nghiệm động cơ phản lực của NASA, cho biết, bên trong Mặt trăng không đồng nhất, với mặt gần Trái Đất có nhiệt độ cao hơn và có hoạt động địa chất mạnh mẽ hơn hẳn so với mặt còn lại.

Sự tương phản giữa hai bán cầu thể hiện rõ qua đặc điểm bề mặt: trong khi mặt gần Trái Đất có nhiều đồng bằng lớn hình thành từ dung nham nguội và đông cứng cách đây hàng tỷ năm, mặt xa lại sở hữu địa hình gồ ghề với rất ít vùng bằng phẳng.

Giới khoa học từng đưa ra giả thuyết rằng, các đợt núi lửa dữ dội ở mặt gần Trái Đất đã khiến các nguyên tố phóng xạ, sinh nhiệt tích tụ ở phía này, dẫn đến sự khác biệt rõ rệt trên bề mặt giữa hai mặt của Mặt trăng. Những phát hiện mới này là bằng chứng thuyết phục nhất cho đến nay ủng hộ giả thuyết trên.

Theo ước tính, lớp phủ ở bán cầu gần có nhiệt độ cao hơn từ 100 - 200 độ C so với mặt đối diện. Sự chênh lệch nhiệt độ này được duy trì nhờ quá trình phân rã phóng xạ của các nguyên tố như thorium và titanium, những chất tập trung ở mặt gần.

Ông Park cho biết, hai bán cầu Mặt Trăng khác biệt rõ rệt trên mọi phương diện, từ địa hình bề mặt, độ dày lớp vỏ cho đến thành phần vật chất bên trong.

Với đường kính khoảng 3.475 km, lớn hơn một phần tư so với Trái Đất, Mặt Trăng có cấu trúc gồm 3 lớp chính là lớp vỏ, lớp phủ và lớp lõi.

Lớp phủ Mặt Trăng, trải dài từ độ sâu 35 - 1.400 km tính từ bề mặt, chiếm tới 80% khối lượng và thể tích của thiên thể này và chủ yếu được cấu thành từ các khoáng chất olivine và pyroxene, tương tự như lớp phủ của Trái Đất.

Tiến sĩ Alex Berne, chuyên gia tại Viện Công nghệ California, đồng tác giả nghiên cứu, cho biết, sự tương quan giữa cấu trúc bất đối xứng bên trong lớp phủ và đặc điểm địa chất bề mặt, như sự phân bố không đồng đều của đá bazan (đá núi lửa), cho thấy các hoạt động núi lửa cổ xưa vẫn có thể đang tiếp diễn.

Các nhà nghiên cứu đã mất nhiều năm phân tích dữ liệu từ hai tàu vũ trụ Ebb và Flow của sứ mệnh GRAIL, vốn bay quanh Mặt trăng từ tháng 12/2011 đến tháng 12/2012.

Ông Park chia sẻ: “Công trình của chúng tôi đã tạo ra bản đồ trường hấp dẫn chi tiết và chính xác nhất về Mặt trăng cho đến thời điểm hiện tại”.

Bình luận