Một nhóm nghiên cứu từ University of Oxford đã làm sáng tỏ cuộc tranh luận kéo dài hàng thập kỷ về độ mạnh của từ trường Mặt Trăng. Trong nhiều năm, các nhà khoa học không thống nhất liệu Mặt Trăng có từng sở hữu từ trường mạnh hay yếu trong giai đoạn đầu lịch sử (khoảng 3,5–4 tỷ năm trước).

Nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature Geoscience cho thấy cả hai quan điểm đều đúng một phần.

Từ trường mạnh nhưng rất hiếm

Bằng cách phân tích các mẫu đá được mang về từ các sứ mệnh Apollo, các nhà khoa học phát hiện rằng Mặt Trăng đôi khi từng tạo ra từ trường rất mạnh, thậm chí có thể vượt cả Trái Đất. Tuy nhiên, những giai đoạn này rất hiếm và chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Phần lớn lịch sử, từ trường của Mặt Trăng vẫn yếu.

Sự bất đồng kéo dài trước đây chủ yếu do tất cả các sứ mệnh Apollo đều hạ cánh ở những khu vực tương tự – nơi chứa nhiều loại đá ghi lại các “đợt bùng phát” từ trường mạnh hiếm hoi này.

Sai lệch mẫu từ Apollo và các sự kiện hiếm

Phó giáo sư Claire Nichols cho biết:

“Các mẫu Apollo thực chất bị thiên lệch về những sự kiện cực hiếm chỉ kéo dài vài nghìn năm – nhưng trước đây chúng lại được hiểu như đại diện cho 500 triệu năm lịch sử Mặt Trăng. Sai lệch mẫu đã khiến chúng ta không nhận ra các sự kiện từ trường mạnh này hiếm và ngắn đến mức nào.”

Mặc dù nhiều mẫu Apollo cho thấy dấu hiệu từ trường mạnh, một số nhà khoa học vẫn cho rằng từ trường Mặt Trăng phải yếu hoặc thậm chí không tồn tại, vì lõi của nó khá nhỏ (chỉ khoảng 1/7 bán kính), khó duy trì một cơ chế phát sinh từ trường mạnh lâu dài.

Vai trò của đá giàu titan

Để tìm hiểu rõ hơn, nhóm nghiên cứu phân tích thành phần hóa học của mare basalt – một loại đá núi lửa trên Mặt Trăng.

Họ phát hiện mối liên hệ rõ ràng giữa hàm lượng titan và độ mạnh từ hóa:

Tất cả mẫu có từ trường mạnh đều giàu titan

Các mẫu chứa dưới 6% titan luôn chỉ có từ trường yếu

Điều này cho thấy việc hình thành đá giàu titan có liên quan trực tiếp đến sự xuất hiện của từ trường mạnh.

Cơ chế tạo từ trường mạnh tạm thời

Nhóm nghiên cứu đề xuất rằng cả hai quá trình – hình thành đá giàu titan và tạo ra từ trường mạnh – đều xảy ra khi vật chất giàu titan sâu bên trong Mặt Trăng bị nóng chảy.

Quá trình này có thể tạo ra từ trường mạnh nhưng chỉ trong thời gian rất ngắn.

Nichols giải thích:

“Chúng tôi tin rằng trong phần lớn lịch sử, từ trường Mặt Trăng là yếu – phù hợp với lý thuyết dynamo. Nhưng trong những khoảng thời gian rất ngắn, có thể dưới 5.000 năm, thậm chí chỉ vài thập kỷ, sự nóng chảy của vật chất giàu titan tại ranh giới lõi–mantle đã tạo ra từ trường cực mạnh.”

Vì sao Apollo gây hiểu lầm

Các địa điểm hạ cánh Apollo được chọn vì địa hình bằng phẳng của các đồng bằng bazan (mare), thuận lợi cho tàu vũ trụ. Điều này khiến các phi hành gia thu thập nhiều mẫu đá giàu titan hơn so với bề mặt Mặt Trăng nói chung.

Khi các nhà khoa học phân tích những mẫu này, họ tưởng rằng từ trường mạnh là trạng thái phổ biến kéo dài – trong khi thực tế chỉ là hiện tượng hiếm.

Mô hình máy tính xác nhận sai lệch

Các mô phỏng máy tính trong nghiên cứu cho thấy nếu thu thập mẫu ngẫu nhiên trên toàn bộ Mặt Trăng, khả năng gặp dấu vết của các sự kiện từ trường mạnh là rất thấp.

Jon Wade nhận xét:

“Nếu người ngoài hành tinh chỉ đến Trái Đất 6 lần và chọn các khu vực bằng phẳng để hạ cánh, họ cũng sẽ gặp sai lệch tương tự. Nếu Apollo hạ cánh ở nơi khác, có lẽ chúng ta đã kết luận rằng Mặt Trăng luôn chỉ có từ trường yếu.”

Hướng nghiên cứu trong tương lai

Nhà nghiên cứu Simon Stephenson cho biết:

“Giờ đây chúng tôi có thể dự đoán loại mẫu nào sẽ lưu giữ mức từ trường nào trên Mặt Trăng. Các sứ mệnh Artemis program sắp tới sẽ giúp kiểm chứng giả thuyết này và khám phá sâu hơn lịch sử từ trường của Mặt Trăng.”