Theo nhóm tác giả, các phân tử thuộc khí quyển Trái đất như nước, carbon dioxide (CO₂), heli, nitơ và thậm chí cả oxy đã bị gió Mặt trời kéo ra ngoài không gian, sau đó lắng đọng và hòa trộn vào lớp đất trên bề mặt Mặt trăng.

Phát hiện này mang lại lời giải mới cho câu hỏi tồn tại hơn nửa thế kỷ qua: vì sao các mẫu đất Mặt trăng do các sứ mệnh Apollo mang về lại chứa dấu vết của những chất dễ bay hơi vốn không được cho là đặc trưng của thiên thể này.

Trước đây, nhiều giả thuyết cho rằng phần lớn các chất trên có nguồn gốc từ Mặt trời. Tuy nhiên, từ năm 2005, các nhà khoa học Đại học Tokyo đã đề xuất khả năng chúng bắt nguồn từ khí quyển Trái đất trong giai đoạn sơ khai, khoảng 3,7 tỷ năm trước, thời điểm hành tinh chưa hình thành lưới từ trường hoàn chỉnh. Khi đó, người ta tin rằng sau khi từ trường xuất hiện, nó sẽ ngăn chặn hiệu quả việc gió Mặt trời cuốn khí quyển Trái đất đi.

Nghiên cứu mới đã đảo ngược giả định này. Theo các tác giả, từ trường Trái đất không chỉ không ngăn cản hoàn toàn, mà trong một số điều kiện còn tạo điều kiện để các hạt khí quyển được dẫn truyền sang Mặt trăng.

“Điều này có nghĩa là Trái đất đã liên tục cung cấp các khí dễ bay hơi như oxy và nitơ cho lớp đất trên Mặt trăng”, giáo sư Eric Blackman, đồng tác giả nghiên cứu thuộc khoa Vật lý và Thiên văn, Đại học Rochester (Mỹ), cho biết.

Theo ông Blackman, “Từ lâu, người ta cho rằng sự pha trộn các chất dễ bay hơi giữa Trái đất và Mặt trăng chủ yếu xảy ra trong vụ va chạm hình thành Mặt trăng. Kết quả của chúng tôi cho thấy quá trình ‘chia sẻ’ này vẫn tiếp diễn, ngay cả hàng tỷ năm sau đó”.

Phát hiện này đặc biệt thu hút sự quan tâm trong bối cảnh nhiều quốc gia đang lên kế hoạch quay trở lại Mặt trăng. Theo Blackman, sự hiện diện của các nguyên tố như oxy, hydro hay nitơ trong lớp bụi Mặt trăng có thể trở thành nguồn tài nguyên quan trọng cho các sứ mệnh dài hạn và những khu định cư tiềm năng trong tương lai.

“Các nhiệm vụ trên Mặt trăng sẽ cần những nguồn tài nguyên tại chỗ để tự duy trì”, ông nói. “Hiện đã có nhiều nghiên cứu về việc tách hydro và oxy từ nước trong bụi Mặt trăng để làm nhiên liệu, hay tận dụng nitơ và amoniac. Vật chất do gió Mặt trời và cả từ Trái đất mang tới có thể trở thành một phần nguồn tài nguyên đó”.

Trong nghiên cứu, nhóm khoa học đã sử dụng mô phỏng máy tính để phân tích hai kịch bản: Trái đất cổ đại chưa có từ trường và chịu tác động của gió Mặt trời mạnh; và Trái đất hiện đại với từ trường phát triển, gió Mặt trời yếu hơn. Kết quả cho thấy kịch bản Trái đất hiện đại lại hiệu quả hơn trong việc “vận chuyển” các phân tử khí từ khí quyển sang Mặt trăng.

Để kiểm chứng, các nhà nghiên cứu so sánh mô phỏng với dữ liệu thực tế từ các mẫu đất Mặt trăng thu thập trong các sứ mệnh Apollo 14 và 17. “Chúng tôi đã dùng chính các mẫu này để đối chiếu kết quả,” Shubhonkar Paramanick, nghiên cứu sinh Đại học Rochester và là tác giả chính của công trình, cho biết. Nghiên cứu được công bố vào tháng 12 năm ngoái trên tạp chí Nature Communications Earth & Environment.

Hình ảnh Trái đất nhìn từ đường chân trời Mặt trăng, được tàu Apollo 11 chụp lại.

Theo các nhà khoa học, lưới từ trường Trái đất được tạo ra bởi các dòng điện sinh ra từ chuyển động của sắt và niken nóng chảy trong lõi ngoài. Cấu trúc này tạo nên từ quyển – một “lá chắn” hình dạng giống sao chổi, có phần đầu bị nén và phần đuôi kéo dài ra xa không gian. Chính “đuôi từ” này là chìa khóa lý giải việc vật chất khí quyển có thể bị đẩy về phía Mặt trăng.

“Khi đến thời điểm trăng tròn, Mặt trăng đi vào vùng đuôi từ của Trái đất. Tại đây, từ trường mở ra một kênh cho phép các hạt khí quyển bị thổi thẳng tới Mặt trăng,” Blackman giải thích. Mỗi tháng, Mặt trăng trải qua vùng này trong vài ngày, đủ để các hạt khí rơi xuống và tích tụ trên bề mặt, vốn không có khí quyển để giữ lại hay tái chế chúng.

Theo nhóm nghiên cứu, việc hiểu rõ mối tương tác lâu dài giữa Trái đất và Mặt trăng không chỉ giúp giải mã lịch sử hình thành của vệ tinh tự nhiên này, mà còn cung cấp một “hồ sơ hóa học” quý giá về khí quyển cổ xưa của Trái đất. Thành phần khí quyển, theo Blackman, có mối liên hệ chặt chẽ với sự tiến hóa của sự sống qua các thời kỳ địa chất.

Đồng quan điểm, Simeon Barber, nghiên cứu viên cao cấp tại Đại học Mở (Anh), nhận định Mặt trăng lưu giữ nhiều manh mối quan trọng về lịch sử Trái đất, và nghiên cứu mới càng củng cố vai trò đó. Ông cho rằng công trình này sẽ hỗ trợ việc phân tích dữ liệu từ các tàu đổ bộ robot trong tương lai, khi con người có thể đo trực tiếp các nguyên tố dễ bay hơi trong lớp bụi Mặt trăng, từ đó hiểu sâu hơn về quá khứ của hành tinh quê hương.

TM (theo CNN)