Phát hiện dấu vết vụ va chạm tiểu hành tinh trên Mặt trăng cách đây 3,5 tỷ năm

Phát hiện này không chỉ giúp làm sáng tỏ lịch sử hình thành của Mặt trăng mà còn cung cấp thêm manh mối về môi trường tồn tại của sự sống sơ khai trên Trái đất.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí khoa học Geology do nhóm chuyên gia thuộc Đại học Colorado Boulder (Mỹ) thực hiện. Kết quả cho thấy tuổi của vụ va chạm trên Mặt trăng trùng khớp với dấu vết các vụ va chạm đã được ghi nhận trên Trái đất và tiểu hành tinh Vesta - thiên thể lớn thứ tư trong vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc.

Theo các nhà nghiên cứu, giai đoạn vài tỷ năm đầu tiên trong lịch sử Trái đất là thời kỳ đặc biệt quan trọng khi sự sống, khí quyển và đại dương bắt đầu hình thành. Tuy nhiên, những bằng chứng địa chất từ thời kỳ này rất hiếm do bề mặt Trái đất liên tục bị biến đổi bởi các quá trình như xói mòn, hút chìm kiến tạo và chôn vùi địa chất.

Bà Carolyn Crow, nhà khoa học hành tinh tại Đại học Colorado Boulder và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết những hóa thạch cổ nhất về sự sống trên Trái đất có niên đại khoảng 3,5 tỷ năm. Vì vậy, việc xác định tần suất và quy mô các vụ va chạm thiên thạch trong cùng thời kỳ có ý nghĩa quan trọng đối với việc tìm hiểu cách sự sống xuất hiện và phát triển trên hành tinh.

Do Trái đất không còn lưu giữ nhiều dấu tích từ thời kỳ sơ khai, các nhà địa chất thường nghiên cứu các mẫu vật có nguồn gốc từ Mặt trăng. Không giống Trái đất, Mặt trăng hầu như không có các quá trình địa chất mạnh làm biến đổi bề mặt, nhưng lại chia sẻ lịch sử va chạm tương đồng với hành tinh xanh.

Trong nghiên cứu lần này, nhóm chuyên gia đã phân tích thiên thạch Mặt trăng mang ký hiệu NWA 12593, được phát hiện tại khu vực Tây Bắc châu Phi. Mẫu vật này chứa bằng chứng về ba sự kiện va chạm khác nhau trong lịch sử của nó.

Sự kiện đầu tiên và cũng là lớn nhất xảy ra cách đây khoảng 3,5 tỷ năm. Kết quả định tuổi bằng phương pháp phóng xạ cho thấy vụ va chạm có cường độ đủ mạnh để làm nóng chảy một vùng rộng lớn trên bề mặt Mặt trăng, tạo thành một lớp vật chất nóng chảy tương tự dòng dung nham.

Đặc biệt, các nhà khoa học phát hiện dấu vết của khoáng vật zirconia lập phương - loại vật chất chỉ hình thành trong điều kiện nhiệt độ cực cao. Trên thực tế, zirconia lập phương thường được sản xuất nhân tạo để sử dụng trong ngành trang sức. Tuy nhiên, trong môi trường tự nhiên, khoáng vật này khó tồn tại ở nhiệt độ thấp trên bề mặt Mặt trăng hoặc Trái đất. Dù vậy, nhóm nghiên cứu vẫn xác định được các dấu tích còn sót lại của nó trong mẫu thiên thạch.

Dấu vết của sự kiện thứ hai được ghi nhận ngay trong cấu trúc của thiên thạch NWA 12593. Đây là loại đá dăm kết va chạm (breccia), hình thành khi một vụ va chạm nhỏ hơn làm vỡ lớp vật chất nóng chảy được tạo ra từ vụ va chạm lớn trước đó.

Bà Crow giải thích rằng loại đá này có cấu trúc tương tự một khối bê tông, gồm nhiều mảnh đá khác nhau được gắn kết lại. Tuy nhiên, thay vì xi măng như trong bê tông, các mảnh đá trên Mặt trăng được hợp nhất bởi năng lượng và nhiệt độ cực lớn sinh ra từ các vụ va chạm thiên thể.

Sự kiện va chạm thứ ba chính là nguyên nhân khiến thiên thạch này xuất hiện trên Trái đất. Theo các nhà khoa học, một vụ va chạm xảy ra trong giai đoạn gần đây hơn đã bắn mảnh đá dăm kết ra khỏi bề mặt Mặt trăng, đưa nó vào quỹ đạo hướng về Trái đất trước khi rơi xuống khu vực Tây Bắc châu Phi.

Điểm đáng chú ý nhất của nghiên cứu là thời điểm xảy ra vụ va chạm lớn trên Mặt trăng trùng với tuổi của các dấu tích va chạm đã được xác định trên Trái đất và tiểu hành tinh Vesta.

Theo các chuyên gia, việc tìm thấy những sự kiện va chạm có cùng niên đại trên ba thiên thể khác nhau là điều rất hiếm gặp. Phát hiện này giúp kết nối các mảnh ghép quan trọng trong lịch sử của Hệ Mặt trời, vào thời kỳ chuyển tiếp từ giai đoạn va chạm liên tục khi các hành tinh đang hình thành sang giai đoạn các vụ va chạm trở nên thưa thớt hơn, chủ yếu bắt nguồn từ sự phân rã của các tiểu hành tinh.

Bà Crow cho biết nhóm nghiên cứu đặc biệt hào hứng với kết quả này bởi rất hiếm khi hồ sơ va chạm trên ba thiên thể khác nhau lại trùng khớp đến như vậy.

Các nhà khoa học kỳ vọng phát hiện mới sẽ giúp làm sáng tỏ hơn lịch sử tiến hóa của Hệ Mặt trời bên trong, đồng thời cung cấp thêm dữ liệu để đánh giá tác động của các sự kiện thiên thạch lớn đối với môi trường trên Trái đất trong thời kỳ sự sống mới bắt đầu xuất hiện. Theo các chuyên gia, việc hiểu rõ "nhịp điệu" của những thảm họa vũ trụ trong quá khứ có thể là chìa khóa để giải thích cách hành tinh của chúng ta trở thành nơi thích hợp cho sự sống phát triển.