Mặt Trăng đến từ đâu?

Theo BBC, có rất nhiều giả thuyết về sự xuất hiện của Mặt Trăng. Nó là một phần tách ra từ Trái Đất? Một hành tinh trôi dạt bên ngoài hệ Mặt Trời trước khi bị Trái Đất "bắt" làm vệ tinh? Mặt Trăng và Trái Đất cùng hình thành từ một đĩa quay vật chất khổng lồ?

Đầu thế kỷ 15, nhà bác học người Italy Galilei sau khi quan sát Mặt Trăng qua kính viễn vọng tự phát minh đã thấy bề mặt nó tương tự Trái Đất, có nhiều núi và lục địa.

Đây là cơ sở để George, con trai của Darwin đặt giả thuyết rằng Mặt Trăng được tách ra từ Trái Đất vào thế kỷ 17. Ông cho rằng lúc đầu Trái Đất quay rất nhanh, làm cho một phần bị văng vào không gian và trở thành Mặt Trăng. Thái Bình Dương chính là cái "hố" mà Mặt Trăng để lại. Lý thuyết này đã không gây được nhiều chú ý. Các mẫu đá thu thập trên Mặt Trăng sau này cho thấy tuổi của chúng lớn hơn nhiều lần tuổi của Thái Bình Dương.

Sau Thế Chiến II, nhà hóa học Harold Urey đặt giả thuyết rằng Mặt Trăng tới từ một thiên hà khác, bị Trái Đất giữ lại bằng lực hấp dẫn khi đi ngang qua. Giả thuyết này được nhiều người đồng tình. Mặt Trăng có kích thước quá lớn đối với một vệ tinh, nên rất có khả năng nó từ nơi khác đến. Trên Trái Đất luôn chỉ nhìn thấy một phía của Mặt Trăng, điều thường xảy ra với các vật thể bị bắt giữ.

Tuy nhiên, một số nhà khoa học vẫn chưa hoàn toàn thỏa mãn với giả thuyết này. Họ không chắc việc Trái Đất có thể bắt giữ Mặt Trăng mà không làm ảnh hưởng tới quỹ đạo của chính mình. Và họ cho rằng hai vật thể ở kích thước đó sẽ va chạm với nhau.

Phân tích các mẫu đá mà phi hành gia thu thập trên Mặt Trăng, các nhà khoa học nhận thấy chúng được hình thành nên từ một loại khoáng chất có khối lượng riêng thấp, tên là "anorthosites trắng". Loại khoáng này thường nổi trên magma núi lửa nóng chảy, vì thế thường được tìm thấy trên bề mặt Trái Đất. Như vậy có thể thấy bề mặt của cả hai có thành phần cấu tạo tương đối giống nhau, và Mặt Trăng không thể từ một thiên hà khác bay tới

Một ý tưởng khác, cho rằng Trái Đất và Mặt Trăng được hình thành từ một đĩa quay vật chất khổng lồ, với tâm quay là một lỗ đen. Giả thuyết này nhanh chóng bị bác bỏ. Nó không giải thích được tốc độ quay của Mặt Trăng xung quanh Trái Đất. Ngoài ra, khối lượng riêng trung bình của Mặt Trăng bằng khoảng một nửa Trái Đất, cho thấy có thể cả hai không hình thành từ cùng một đĩa vật chất. Cuối cùng, không có dấu hiệu nào cho thấy lỗ đen xuất hiện.

Năm 1975, ba năm sau khi tàu Apollo hạ cánh xuống Mặt Trăng, một giả thuyết mới được đưa ra, gọi là "vụ va chạm lớn".

Khi hệ Mặt Trời hình thành cách đây khoảng 4,5 tỷ năm, có rất nhiều thiên thạch lớn trôi dạt khắp nơi. Vì vậy hai nhà khoa học hành tinh William Hartmann và Donald Davis đặt giả thuyết rằng một trong số chúng đã va chạm với Trái Đất.

Đây phải là một thiên thạch lớn, kích thước cỡ sao Hỏa, khối lượng khoảng 1/10 Trái Đất. Thiên thạch giả định này được đặt tên là Theia. Do vụ va chạm này, lớp ngoài cùng của Trái Đất bị văng ra ngoài, tạo thành một quả cầu nóng chảy, sau đó nguội dần và di chuyển ra xa, tạo thành Mặt Trăng.

Giả thuyết va chạm này đã được mô phỏng lại trên máy tính. Nó có thể giải thích tại sao Mặt Trăng lại có rất ít các nguyên tố dễ bay hơi, do nhiệt của vụ va chạm đã làm bốc bay hầu hết các nguyên tố này vào không gian. Đây là giả thuyết khả dĩ nhất cho đến thời điểm này.

Vấn đề thành phần hóa học của Trái Đất và Mặt Trăng giống nhau (xác định bằng phương pháp đồng vị) có thể giải thích là do Theia cấu tạo từ các nguyên tố tương tự Trái Đất, hoặc vụ va chạm đã làm cả hai nóng chảy và trộn lẫn vào nhau. Về quỹ đạo hiện tại của Mặt Trăng, các nhà khoa học cho rằng ở thời điểm va chạm, Trái Đất quay rất nhanh, đủ xung lượng để đưa Mặt Trăng vào quỹ đạo quay quanh mình.

Vào tháng 4/2015, nhà khoa học Alessandra Mastrobuono-Battisti, thuộc Viện Công nghệ Israel đã làm một mô phỏng chi tiết về các vật thể va chạm ở thời kỳ đầu của hệ Mặt Trời. Họ nhận thấy xác suất Theia có cấu tạo tương tự Trái Đất là khoảng 20%. Đây không phải một xác suất cao, nhưng nó phần nào bổ sung tính thuyết phục cho giả thuyết về Theia.