Thủ phạm khiến Mặt Trăng đang bị “gỉ sét”

(Ảnh: NASA)

Mặt Trăng - nơi không có khí quyển, không có oxy và thường xuyên bị gió Mặt Trời thổi tới - lại tồn tại khoáng vật hematit (Fe₂O₃), vốn chỉ hình thành từ quá trình oxy hóa sắt, hay nói cách khác là quá trình "gỉ sét".

Theo nhóm nghiên cứu do nhà khoa học hành tinh Xiandi Zeng thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Macau (Trung Quốc) dẫn đầu, thủ phạm không ai khác chính là… Trái Đất. Cơ chế được cho là xảy ra như sau: mỗi tháng, khi đi qua vùng đuôi từ quyển của Trái Đất trong giai đoạn trăng tròn, Mặt Trăng hứng chịu một trận mưa ion oxy thoát ra từ khí quyển Trái Đất. Cùng lúc đó, 99% gió Mặt Trời bị che chắn, làm giảm mạnh lượng hydro - vốn là tác nhân ngăn chặn oxy hóa. Kết quả là sắt trên bề mặt Mặt Trăng bị oxy hóa thành hematit.

Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã bắn ion oxy vào các khoáng vật giàu sắt như ilmenit, troilit, pyroxen, olivin và cả mảnh thiên thạch sắt. Kết quả cho thấy sắt kim loại, ilmenit và troilit dễ dàng bị oxy hóa thành hematit. Ngược lại, pyroxen và olivin không hình thành hematit, cho thấy quá trình này có tính chọn lọc. Ngoài ra, magnetit (Fe₃O₄) xuất hiện như một trạng thái trung gian trước khi biến đổi hoàn toàn thành hematit.

Để kiểm chứng ngược lại, các nhà khoa học tiếp tục bắn ion hydro - mô phỏng gió Mặt Trời - vào hematit. Họ phát hiện chỉ có luồng hydro năng lượng cao (giống "gió Trái Đất") mới đảo ngược quá trình oxy hóa, còn gió Mặt Trời thông thường không đủ mạnh. Điều này giải thích vì sao hematit có thể tồn tại ổn định trên Mặt Trăng.

Theo phân tích, đuôi từ quyển Trái Đất có xu hướng dẫn các ion oxy đến vĩ độ cao, đồng thời đẩy phần lớn ion hydro ra xa. Điều này lý giải vì sao các khoáng vật hematit chủ yếu được tìm thấy gần hai cực Mặt Trăng, đặc biệt là vùng cực Nam - nơi hiện nay đang là mục tiêu nghiên cứu của nhiều sứ mệnh vũ trụ, bao gồm Chandrayaan-3 của Ấn Độ và sắp tới là Chang'E-7 của Trung Quốc.

Một phát hiện đáng chú ý khác là khi các nhà khoa học dùng hydro năng lượng cao khử hematit, phản ứng tạo ra nước. Điều này có thể giải thích tại sao hematit trên Mặt Trăng thường xuất hiện gần khu vực có dấu vết nước.

Hơn thế nữa, hematit có thể trở thành "hồ sơ tự nhiên" lưu giữ lịch sử oxy trong khí quyển Trái Đất, có niên đại ít nhất từ sự kiện Đại Oxy hóa cách đây khoảng 2,4 tỷ năm. Điều đó cho thấy sự trao đổi vật chất giữa Trái Đất và Mặt Trăng không chỉ diễn ra hiện tại, mà có thể đã kéo dài suốt hơn 4 tỷ năm lịch sử tiến hóa của cả hai thiên thể.

Phát hiện mới về quá trình "gỉ sét" diễn ra trên Mặt Trăng - được đăng tải trên tạp chí Geophysical Research Letters - mở ra hướng tiếp cận mới để hiểu rõ hơn mối liên kết Trái Đất - Mặt Trăng, cũng như vai trò của plasma liên sao trong việc biến đổi bề mặt hành tinh. Các chuyên gia kỳ vọng rằng các sứ mệnh thám hiểm cực Nam Mặt Trăng sắp tới sẽ cung cấp thêm bằng chứng, góp phần giải mã lịch sử chung phức tạp của hệ Trái Đất - Mặt Trăng.