Phát hiện này giúp giải thích vì sao trong đất Mặt trăng tồn tại dấu vết của nước, carbon dioxide, heli và nitơ.
Bí ẩn này được đặt ra từ hơn 50 năm trước, khi các sứ mệnh Apollo của Mỹ mang những mẫu đất Mặt trăng đầu tiên về Trái đất. Ban đầu, nhiều nhà khoa học cho rằng phần lớn các chất đó có nguồn gốc trực tiếp từ Mặt Trời. Đến năm 2005, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tokyo đưa ra giả thuyết một phần vật chất có thể đến từ khí quyển Trái đất thời kỳ rất sớm, trước khi hành tinh hình thành từ trường khoảng 3,7 tỷ năm trước.
Theo giả thuyết cũ, khi từ trường Trái đất xuất hiện, nó sẽ đóng vai trò “lá chắn”, giữ các hạt khí quyển lại và ngăn chúng thoát ra không gian. Nghiên cứu mới cho thấy điều ngược lại.
Công trình, công bố tháng 12 trên tạp chí Nature Communications Earth & Environment, kết luận rằng từ trường Trái đất không cản trở mà thậm chí còn hỗ trợ việc vận chuyển các hạt khí quyển lên Mặt trăng, và quá trình này vẫn đang diễn ra đến ngày nay.
“Điều đó có nghĩa là Trái đất đã cung cấp các khí dễ bay hơi như oxy và nitơ cho đất Mặt trăng trong suốt một thời gian rất dài”, Eric Blackman, đồng tác giả nghiên cứu và là giáo sư vật lý - thiên văn học tại Đại học Rochester (Mỹ), cho biết.
Ông giải thích thêm rằng dù Mặt trăng được cho là hình thành từ một vụ va chạm lớn với Trái đất sơ khai, sự kiện vốn đã khiến hai thiên thể trao đổi vật chất, nghiên cứu này cho thấy sự “chia sẻ” đó không dừng lại, mà tiếp tục kéo dài hàng tỷ năm sau.
Để kiểm chứng giả thuyết, nhóm nghiên cứu sử dụng mô phỏng máy tính với hai kịch bản. Một kịch bản mô phỏng Trái đất cổ đại, có gió Mặt Trời mạnh và chưa có từ trường. Kịch bản còn lại phản ánh Trái đất hiện đại, với gió Mặt Trời yếu hơn nhưng có từ trường mạnh. Kết quả cho thấy kịch bản Trái đất hiện đại lại hiệu quả hơn trong việc đưa các hạt khí quyển lên Mặt trăng.
Nhóm sau đó đối chiếu kết quả mô phỏng với dữ liệu thu được từ các mẫu đất Mặt trăng do các sứ mệnh Apollo 14 và Apollo 17 mang về. “Chúng tôi cố gắng phân biệt hạt nào có nguồn gốc từ Mặt Trời và hạt nào đến từ Trái đất”, Shubhonkar Paramanick, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Theo các nhà khoa học, cơ chế nằm ở cấu trúc của từ quyển Trái đất - vùng không gian do từ trường tạo ra. Khi tương tác với gió Mặt Trời, từ quyển hình thành cấu trúc giống sao chổi, với phần “đuôi” kéo dài ra phía sau Trái đất.
Trong một vài ngày mỗi tháng, khi Mặt trăng đi vào khu vực này, các hạt khí quyển bị cuốn theo gió Mặt Trời có thể di chuyển trực tiếp đến bề mặt Mặt trăng và bám lại trong lớp đất bụi, do Mặt trăng gần như không có khí quyển để cản chúng.
Phát hiện này không chỉ giúp hiểu rõ hơn mối quan hệ lâu dài giữa Trái đất và Mặt trăng, mà còn mở ra triển vọng thực tiễn cho việc thám hiểm không gian. Sự hiện diện của oxy, hydro và nitơ trong đất Mặt trăng có thể trở thành nguồn tài nguyên quan trọng cho các sứ mệnh dài hạn hoặc các căn cứ tương lai, giảm sự phụ thuộc vào vật tư mang từ Trái đất.
Ngoài ra, theo các nhà nghiên cứu, đất Mặt trăng còn giống như một “kho lưu trữ hóa học”, ghi lại dấu vết của khí quyển Trái đất qua các thời kỳ khác nhau. Điều này có thể cung cấp manh mối quan trọng về sự tiến hóa của khí quyển và sự sống trên Trái đất.
