Nghiên cứu mới giải mã bí ẩn về từ trường Mặt Trăng thông qua các loại đá chứa titan

Trong suốt nhiều thập kỷ, cộng đồng khoa học đã tranh luận gay gắt về bản chất thực sự của từ trường Mặt Trăng trong giai đoạn sơ khai, khoảng 3,5 đến 4 tỷ năm trước. Những mẫu vật từ các sứ mệnh Apollo mang về đã đưa ra những kết quả mâu thuẫn: một số cho thấy sự tồn tại của một từ trường mạnh mẽ tương đương với Trái Đất, trong khi số khác lại chỉ ra rằng nó rất yếu hoặc thậm chí không tồn tại. Nút thắt này cuối cùng đã được tháo gỡ nhờ công trình nghiên cứu của Giáo sư Claire Nichols từ Đại học Oxford, vừa được công bố trên tạp chí danh tiếng "Nature Geoscience".

Nghiên cứu đã xác định rằng cường độ từ trường mạnh của Mặt Trăng không phải là một hiện tượng duy trì liên tục, mà là những sự kiện hiếm hoi và diễn ra trong thời gian cực ngắn. Điều này giải thích tại sao các ghi chép cổ từ học lại có sự khác biệt lớn đến vậy. Yếu tố then chốt nằm ở mối tương quan trực tiếp giữa hàm lượng titan trong các loại đá Mặt Trăng và cường độ từ trường mà chúng lưu giữ. Những mẫu vật có từ tính mạnh nhất do các phi hành gia thu thập đều đến từ các dòng dung nham hiếm hoi giàu titan, trong khi những loại đá có hàm lượng titan dưới 6% trọng lượng lại cho thấy từ trường yếu hơn đáng kể.

Các nhà khoa học giả thuyết rằng những đợt bùng phát từ trường mạnh mẽ nhưng ngắn ngủi này được kích hoạt bởi các quá trình động lực học bên trong Mặt Trăng, liên quan đến lõi kim loại nhỏ bé của nó với đường kính chỉ bằng khoảng một phần bảy bán kính hành tinh. Mô hình nghiên cứu ví quá trình này như một chiếc "đèn dung nham": việc nóng chảy định kỳ của các vật liệu giàu titan tại ranh giới giữa lõi và lớp manti đã tạo ra các luồng nhiệt lớn, gây ra sự xáo động trong lõi và kích hoạt hiệu ứng dynamo mạnh mẽ nhưng không kéo dài. Ước tính thời gian của những đợt từ tính cực hạn này không quá 5.000 năm, thậm chí một số giả thuyết cho rằng nó chỉ kéo dài vài thập kỷ.

Giáo sư Nichols nhấn mạnh rằng những hiểu lầm kéo dài hàng thập kỷ qua bắt nguồn từ một "sai số chọn mẫu" không thể tránh khỏi trong chương trình Apollo. Cả sáu sứ mệnh có người lái đều hạ cánh xuống các khu vực có đặc điểm địa chất tương đồng — đó là các đồng bằng núi lửa ở vĩ độ thấp, hay còn gọi là các "biển" Mặt Trăng (mare), được chọn vì địa hình tương đối bằng phẳng. Những khu vực này tình cờ lại cực kỳ giàu bazơ titan, nơi ghi lại những giá trị từ trường ở mức đỉnh điểm thay vì mức trung bình. Do đó, các mẫu vật thu được đã vô tình làm sai lệch bức tranh về lịch sử từ trường của Mặt Trăng, khiến các nhà khoa học ngoại suy những đợt bùng phát hiếm hoi thành các kỷ nguyên địa chất kéo dài.

Để xác minh hoàn toàn mô hình mới này về từ trường Mặt Trăng, các nghiên cứu trong tương lai đóng vai trò cực kỳ quan trọng. Trong bối cảnh đó, các sứ mệnh sắp tới của NASA thuộc chương trình Artemis trở nên có ý nghĩa sống còn. Các nhà khoa học dự định sẽ thu thập mẫu vật từ những khu vực nằm xa các địa điểm hạ cánh của Apollo, chẳng hạn như vùng cực Nam của Mặt Trăng. Việc thu thập vật liệu từ những vùng chưa được khám phá này sẽ cho phép xác nhận liệu các đợt bùng phát từ trường mạnh là hiện tượng toàn cầu hay chỉ khu trú tại các vùng nóng chảy liên quan đến titan. Thành công của sứ mệnh Artemis-3 cùng các chuyến thám hiểm tiếp theo sẽ là chìa khóa để xây dựng một bức tranh hoàn chỉnh về sự tiến hóa từ tính của vệ tinh tự nhiên duy nhất của chúng ta.