Ý tưởng táo bạo: Mặt Trăng sinh ra trong 5 giờ
Thuyết Mặt Trăng hình thành sau một vụ va chạm khổng lồ cho rằng khoảng 4,5 tỷ năm trước, một hành tinh nguyên thủy có kích thước tương đương sao Hỏa tên Theia đã đâm vào Trái Đất nguyên thủy, hất một lượng vật chất khổng lồ lên quỹ đạo, tạo thành đĩa mảnh vụn bao quanh Trái Đất; các nghiên cứu mới đề xuất rằng từ đĩa này, Mặt Trăng có thể hình thành gần như trực tiếp chỉ trong khoảng 5 giờ sau cú va chạm dữ dội.
Điều gây tranh luận không phải là chuyện Mặt Trăng ra đời từ một vụ va chạm – thuyết va chạm khổng lồ đã là lời giải thích hàng đầu cho nguồn gốc và quá trình hình thành Mặt Trăng. Vấn đề nằm ở tốc độ: phần lớn người đọc quen với hình dung mọi thứ trong vũ trụ diễn ra rất chậm, kéo dài hàng triệu năm. Nay, mô phỏng cho thấy vệ tinh của chúng ta có thể xuất hiện nhanh đến mức khó tin, trong vài giờ sau thảm họa thiên thể. Thừa nhận kịch bản này buộc chúng ta phải chấp nhận rằng lịch sử Hệ Mặt Trời không chỉ là những quá trình từ từ, mà còn là những khoảnh khắc bùng nổ làm thay đổi toàn bộ cục diện.
Thuyết va chạm khổng lồ: cú đâm định hình Trái Đất và Mặt Trăng
Theo thuyết va chạm khổng lồ, khi Hệ Mặt Trời còn rất trẻ, Theia đã lao vào Trái Đất nguyên thủy theo một góc và tốc độ đặc biệt, tạo ra vụ va chạm dữ dội nhất trong lịch sử sơ khai Hệ Mặt Trời. Cú đâm này không chỉ làm biến dạng hành tinh của chúng ta mà còn hất lượng lớn vật chất vào quỹ đạo, hình thành một đĩa mảnh vụn bao quanh Trái Đất – nguồn vật liệu để Mặt Trăng ra đời. Phần lõi giàu sắt của Theia chủ yếu chìm vào Trái Đất, còn lớp vật chất ngoài cùng bị nghiền nát và phân tán, tạo nên “hạt giống” cho vệ tinh tự nhiên của chúng ta.
Quan trọng hơn, các mô phỏng chỉ ra rằng cách vật chất vỡ ra và phân bố phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ bên trong của cả Theia và Trái Đất tại thời điểm va chạm. Ở giai đoạn đầu lịch sử Hệ Mặt Trời, các hành tinh mới hình thành vẫn chứa lượng nhiệt khổng lồ, khiến chúng yếu hơn và dễ biến dạng hơn các thiên thể nguội lạnh. Nếu chúng ta bỏ qua yếu tố này, mô hình va chạm sẽ thiếu thực tế. Nói thẳng, không thể hiểu đúng nguồn gốc Mặt Trăng mà lại giả định các hành tinh trẻ hành xử như những khối đá rắn nguội đã ổn định từ lâu.
Vai trò bất ngờ của nhiệt độ: Trái Đất càng nóng, Mặt Trăng càng nhanh ra đời
Nhóm Adeene Denton đã đưa vào mô phỏng yếu tố mà trước đây ít được chú ý: độ bền vật chất thay đổi theo nhiệt độ. Các mô hình cho thấy những thiên thể nóng có độ bền thấp hơn đáng kể so với khi chúng lạnh, từ đó biến dạng và hấp thụ động lượng khác hẳn trong va chạm. Đặc biệt, vài trăm kilomet ngoài cùng của Theia trở thành vùng quyết định: khi lớp này nóng hơn, nó dễ bị nghiền nát và hất văng ra khỏi quỹ đạo ban đầu. Kết quả là đĩa mảnh vụn bao quanh Trái Đất có cấu trúc cho phép Mặt Trăng hình thành trực tiếp rất nhanh, thay vì phải tích tụ từ từ.
Theo các mô phỏng, nếu Theia vẫn rất nóng và vụ va chạm xảy ra chưa đầy 60 triệu năm sau khi các hành tinh trong Hệ Mặt Trời hình thành, thiên thể này có thể bị phá hủy gần như hoàn toàn, tạo ra lượng vật chất khổng lồ quanh Trái Đất và cho phép Mặt Trăng xuất hiện chỉ sau vài giờ. Ngược lại, nếu Theia lạnh và cứng hơn, đồng nghĩa cú va chạm diễn ra muộn hơn, khoảng 100–150 triệu năm sau khi các hành tinh ra đời, vật chất sẽ tạo thành cấu trúc cho quá trình tích tụ dần dần. Nhìn từ góc độ này, nhiệt độ bên trong các hành tinh nguyên thủy không phải chi tiết phụ, mà là nút xoay định đoạt nhịp độ và kiểu hình thành Mặt Trăng.
Mô phỏng và địa chất: cách chúng ta kiểm chứng một thảm họa cổ xưa
Không ai có thể quay ngược thời gian để quan sát trực tiếp cú va chạm giữa Theia và Trái Đất nguyên thủy, nên các nhà khoa học buộc phải dựa vào mô phỏng máy tính được kiểm chứng bằng dữ liệu địa chất. Từ năm 2001, nhà khoa học hành tinh Robin Canup đã phát triển và liên tục cải tiến nhiều mô hình va chạm, đặt nền tảng cho thuyết va chạm khổng lồ hiện nay. Nghiên cứu mới của Denton không phủ nhận những mô hình trước đó mà bổ sung thông số về nhiệt độ và độ bền vật chất, đạt mức chi tiết cao hơn nhiều. Các kết quả này được so sánh với thành phần hoá học và cấu trúc của Mặt Trăng ngày nay, giúp gạn lọc những kịch bản không phù hợp.
Những mô phỏng do NASA dẫn đầu năm 2022 từng gợi ý rằng Mặt Trăng có thể hình thành cực nhanh, chỉ trong vài giờ sau va chạm, và giờ đây mô hình của Denton đang củng cố khả năng đó. Phát hiện mới không chỉ giúp giải thích tốc độ hình thành Mặt Trăng mà còn cung cấp manh mối về việc vì sao vật chất của Mặt Trăng giống Trái Đất đến bất ngờ, nếu phần lớn Theia đã hòa trộn vào hành tinh của chúng ta. Nói cách khác, mỗi lần cải tiến mô phỏng là một lần chúng ta lật thêm một trang trong cuốn sử rất dày của Hệ Mặt Trời, dù cuốn sách này đã bị thời gian thiêu rụi gần hết các chứng cứ trực tiếp.
Kết luận: một vệ tinh ra đời trong thảm họa và câu hỏi còn bỏ ngỏ
Nếu kịch bản Mặt Trăng hình thành chỉ trong khoảng 5 giờ sau cú va chạm khổng lồ là đúng, lịch sử Trái Đất từng chứng kiến một sự kiện khó tưởng tượng: trong vài giờ, hành tinh của chúng ta vừa bị tàn phá bởi một va chạm vũ trụ, vừa “sinh” ra vệ tinh tự nhiên mới. Điều này đảo ngược trực giác phổ biến rằng mọi cấu trúc lớn trong không gian phải mất hàng triệu năm để xuất hiện. Những mô hình hiện nay cho thấy vũ trụ có thể bạo lực hơn, nhanh chóng hơn và hiệu quả hơn ta vẫn nghĩ trong việc tái chế vật chất thành các thiên thể mới.
Tuy nhiên, nguồn gốc chính xác của Mặt Trăng vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được giải đáp, và kịch bản hình thành chậm trong đĩa mảnh vụn vẫn chưa bị loại bỏ hoàn toàn. Chính sự bất định này làm khoa học trở nên hấp dẫn: chúng ta không có một câu trả lời duy nhất, mà là các mô hình cạnh tranh, được kiểm tra liên tục bằng dữ liệu mới. Điều rõ ràng là thuyết va chạm khổng lồ, với Trái Đất nguyên thủy và Theia nóng bỏng, đã trở thành khung quan trọng để hiểu lịch sử Hệ Mặt Trời – lịch sử mà mỗi mẩu đá Mặt Trăng, mỗi mô phỏng mới lại viết thêm vài dòng.
