Từng có một đại dương macma trong lòng Mặt Trăng?

Chính sự khuấy trộn của lớp macma nóng chảy đã tạo ra từ trường – tương tự như trên Trái Đất, và giúp bảo vệ hành tinh khỏi những hạt vũ trụ mang điện tích. Trong thập niên 1960, 1970, các nhà du hành trên tàu Apolo đã tiến hành nhiều phép đo với mẫu đá trên Mặt Trăng, kết quả thu được cho thấy bề mặt nơi đây có thể đã từng có một từ trường rất mạnh. Tuy nhiên, bằng cách nào mà từ trường này được tạo nên và duy trì thì hoàn toàn vẫn là một điều bí ẩn.

Krista Soderlund – nhà khoa học hành tinh tại Đại học Texas ở Austin và đồng tác giả của nghiên cứu – giải thích: có ba yếu tố cần thiết để tạo nên từ trường của một hành tinh, đó là chất lỏng, chuyển động và sự truyền dẫn điện. Trái Đất và các hành tinh khác có được những đặc điểm này là nhờ chuyển động của lớp lõi kim loại nóng chảy. Mặt Trăng cũng có lõi, nhưng lại rất nhỏ, vì thế không có đủ khả năng để tạo nên từ trường mạnh mẽ như kết quả đo được từ đá do tàu Apolo mang về. Gần như cho đến tận 3,5 tỷ năm trước, từ trường này vẫn còn rất mạnh, và sau đó mới dần suy yếu.

Ngày nay, Mặt Trăng không có trường địa từ (geomagnetic) nào khác ngoài một trường (field) rất yếu, do lực từ (magnetic force) ở bên trong lớp vỏ tạo nên. Nhưng không ai biết: từ trường lớn mạnh trên bề mặt biến mất khi nào – Soderlund nói.

Từ đó, các nhà nghiên cứu đã đưa ra một vài lý giải về cường độ của từ trường trên bề mặt Mặt Trăng khi xưa, như từ sự khuấy trộn của macma bên trong phần lõi do lớp Manti (nằm giữa vỏ và lõi Mặt Trăng) gây ra, cho đến những đứt gãy do tác động của vụn đá vũ trụ.

Soderlund cùng hai đồng nghiệp: Aaron Scheinberg tới từ Đại học Princeton, và Linda Elkins Tanton thuộc Đại học Arizona State University, đã cố gắng xây dựng một mô hình máy tính mô phỏng phần lõi Mặt Trăng để tìm kiếm những kiến giải về từ trường này. Mặc dù vẫn chưa thành công, nhưng kết quả nhiều lần chạy mô hình đã gợi mở về ảnh hưởng của một tham số – đó là lớp Manti nóng chảy, và đây rất có thể chính là chìa khóa.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra điều này nhờ giả định về sự tồn tại của một đại dương macma nóng chảy và rất giàu các nguyên tố kim loại, ở ngay trên phần lõi Mặt Trăng, mà rất có thể đã đóng vai trò tạo nên địa từ trường mãnh liệt trên bề mặt. Hơn thế nữa, Soderlund cũng tin giả thuyết này sẽ giúp lý giải tạo sao từ trường này lại dần yếu đi và biến mất. Khi lớp Manti trở nên nguội lạnh và cứng lại sau hàng tỷ năm, từ trường này cũng suy yếu do sự khuấy động macma giảm dần. “Điều này giống như một sự tiến hóa tự nhiên, và khiến cho Mặt Trăng có từ trường giống như hôm nay”, Soderlund nhận định.

“Phát hiện trên thực sự thú vị và hoàn toàn khả thi”, Christina Dwyer – người đã nêu ý tưởng về từ trường sinh ra khi phần lõi Mặt Trăng bị khuấy động do tương tác với lớp Manti hồi năm 2011 khi đang còn là một sinh viên cao học tại ĐH California Santa Cruz, hiện đang làm việc tại Schmahl Science Workshops ở San Jose (California), và không tham gia vào nghiên cứu này.

Giả thuyết trên đã khắc phục được vấn đề, rằng bản thân lõi Mặt Trăng quá bé để có thể tạo nên từ trường, Dwyer cho biết. Tuy nhiên, chúng ta cần thêm nhiều phép đo và thí nghiệm về tính truyền dẫn của đá Mặt Trăng để chứng minh: "Liệu ý tưởng về một đại dương macma có thật sự trùng khớp với những bằng chứng?" – cô nói.

“Lớp Manti lớn cỡ nào? Khối chất lỏng bị chia thành nhiều phần khác nhau khi nào? Tất cả sẽ cùng giúp chúng ta hiểu về bức tranh lớn, về những câu hỏi liên quan đến sự hình thành của Mặt Trăng”, Dwyer tin tưởng. Và bởi vì Mặt Trăng đã sớm văng khỏi Trái Đất do tác động từ sự hình thành của Hệ Mặt Trời, cho nên việc hiểu biết về sự tiến hóa của Mặt Trăng cũng sẽ góp phần lý giải Trái Đất do đâu mà có.