Mặt trăng là thiên thể đơn giản nhất trong hệ mặt trời mà chúng ta quan sát hàng ngày bằng mắt thường. Bạn có bao giờ thắc mắc về những đốm sáng và tối trên bề mặt của nó không? Bạn đã bao giờ nghĩ về điều gì tạo nên người hàng xóm gần nhất của chúng ta chưa?
Mặt trăng được cho là hình thành từ các mảnh vỡ của một hành tinh nhỏ đã va chạm với Trái đất. Vì thành phần của các hành tinh khác trong hệ mặt trời khác với thành phần của Trái đất, nên người ta cho rằng thành phần của mặt trăng cũng sẽ khác với thành phần của Trái đất. Đáng ngạc nhiên là thành phần của Trái đất và Mặt trăng rất giống nhau.
Các nhà khoa học đã đề xuất nhiều mô hình về nguồn gốc mặt trăng, nhưng kể từ những năm 1980, người ta tập trung vào mô hình hứa hẹn nhất, cái gọi là mô hình “tác động khổng lồ”. Theo mô hình "va chạm khổng lồ", một vụ va chạm giữa một hành tinh nhỏ giống sao Hỏa (gọi là Theia) và Trái đất cổ đại đã hình thành nên Mặt trăng. Một số mảnh vỡ từ vụ va chạm đã rơi trở lại Trái đất, một số bị phân tán vào không gian và phần còn lại đi vào quỹ đạo xung quanh Trái đất. Các mảnh vỡ quỹ đạo này sau đó đã kết hợp lại để tạo thành một vật thể duy nhất: Mặt trăng.
Trước đó người ta tin rằng phần lớn vật chất cuối cùng hình thành Mặt trăng đến từ vật va chạm, hành tinh nhỏ giống sao Hỏa có tên là Theia, và chỉ một phần nhỏ hơn có nguồn gốc từ vật thể bị va chạm tức là Trái đất trong trường hợp này. Do đó, theo mô hình "tác động khổng lồ", người ta dự đoán rằng thành phần của Mặt trăng sẽ rất khác so với Trái đất nhưng phải giống với các thiên thể khác trong hệ Mặt trời như tiểu hành tinh và sao Hỏa.
Tuy nhiên, bằng chứng cho thấy ngược lại - về mặt thành phần, Trái đất và Mặt trăng gần như là anh em sinh đôi và thành phần của chúng gần như giống nhau, chỉ khác nhau ít nhất vài phần triệu. Sự mâu thuẫn này thách thức mô hình “tác động khổng lồ”. Giờ đây, các nhà khoa học đã đưa ra câu trả lời mới cho bí ẩn này.
Trái ngược với các nghiên cứu truyền thống chỉ tập trung vào thành phần của các hành tinh cuối cùng, các nghiên cứu gần đây không chỉ xem xét các hành tinh cuối cùng mà còn xem xét thành phần của các tác nhân tác động lên các hành tinh này. Do đó, người ta thấy rằng trong nhiều trường hợp, các hành tinh và các thiên thể va chạm với chúng có thành phần rất giống nhau, mặc dù chúng được hình thành độc lập. Do đó, sự giống nhau giữa Mặt trăng và Trái đất bắt nguồn từ sự giống nhau giữa Theia mà từ đó Mặt trăng được hình thành và Trái đất.
Trái đất và Theia được hình thành trong cùng một khu vực và do đó đã thu thập các vật chất tương tự. Chúng dường như đã chia sẻ những môi trường gần giống nhau trong quá trình phát triển của chúng hơn là chỉ bất kỳ hai cơ thể không liên quan nào. Những môi trường sống tương tự này cuối cùng cũng khiến chúng va chạm với nhau; và vật chất được phóng ra chủ yếu từ Theia, cuối cùng đã hình thành nên Mặt trăng.
Mặt trăng được tạo ra từ nhiều thứ giống như chúng ta tìm thấy ở đây trên Trái đất. Các nhà khoa học đã nghiên cứu đá mặt trăng do các phi hành gia trên tàu Apollo mang về. Các cuộc kiểm tra của họ cho thấy rằng các loại đá từ Mặt trăng tương tự như ba loại đá mácma được tìm thấy ở đây trên Trái đất: Đá bazan, đá Anorthosites và đá Breccias.
Các nhà khoa học đã tìm thấy ba loại khoáng chất trên Mặt trăng mà không có trên Trái đất. Chúng là: Armalocolite, Tranquillityite và Pyroxferroite.
Bề mặt của mặt trăng
Mặt trăng không được làm bằng pho mát như những gì chúng ta đã nghe trong truyện cổ tích dành cho trẻ em. Giống như các thiên thể khác trong hệ mặt trời, mặt trăng được tạo thành từ một bề mặt đá và được bao phủ bởi những ngọn núi lửa đã chết, hố va chạm và dòng dung nham.
Đầu lịch sử của hệ mặt trời, tất cả các hành tinh và mặt trăng đều trải qua một thời kỳ bị bắn phá nặng nề bởi các tiểu hành tinh và thiên thạch bị thu giữ bởi lực hấp dẫn của chúng. Do bầu không khí thưa thớt, chúng không bị cháy nhưng cuối cùng đâm vào bề mặt của nó, để lại nhiều miệng núi lửa. Miệng núi lửa Tycho rộng hơn 52 dặm.
Trong hàng tỷ năm, những tác động này đã tạo nền cho bề mặt của mặt trăng thành những mảnh vụn khác nhau, từ những tảng đá khổng lồ đến bột. Lớp vỏ của mặt trăng được bao phủ bởi một đống gạch vụn gồm bụi màu xám than, và các mảnh đá vụn được gọi là regolith mặt trăng . Bên dưới là một vùng đá móng nứt nẻ gọi là megaregolith .
Vùng sáng của mặt trăng được gọi là vùng cao , và vùng tối của mặt trăng được gọi là maria (tiếng Latinh có nghĩa là biển). Chúng là một loại đại dương, nhưng thay vì nước, chúng được tạo thành từ các vũng dung nham cứng. Trong lịch sử của mặt trăng, phần bên trong đã đủ nóng chảy để tạo ra núi lửa, mặc dù nó nhanh chóng nguội đi và cứng lại. Khi các tiểu hành tinh đủ lớn xuyên qua lớp vỏ, dung nham cũng bùng phát từ bề mặt.
Lớp vỏ của mặt trăng dày khoảng 38 đến 63 dặm (60 đến 100 km). Lớp nền trên bề mặt có thể nông tới 10 feet (3 mét) ở maria hoặc sâu tới 66 feet (20 mét) ở vùng cao nguyên.
Bạn có biết tại sao trong cảnh quay trên mặt trăng, các phi hành gia dường như gần như bật tung lên trên bề mặt không? Điều này là do lực hấp dẫn trên bề mặt của mặt trăng bằng 1/6 của Trái đất.
Nhiệt độ đạt khoảng 260 độ F (127 độ C) khi ở dưới ánh nắng đầy đủ, nhưng trong bóng tối, nhiệt độ giảm mạnh xuống khoảng -280 độ F (-173 độ C).
Dưới bề mặt
Giống như Trái đất, mặt trăng có lõi, lớp phủ và lớp vỏ.
Sâu bên trong của nó, mặt trăng có một lõi sắt đặc. Phần lõi có bán kính 149 dặm (240 km); nó nhỏ hơn một cách tỷ lệ so với lõi của các vật thể trên cạn khác. Lõi bên trong rắn, giàu sắt được bao bọc bởi một lớp bên ngoài là chất lỏng nóng chảy một phần. Lõi bên ngoài có thể kéo dài tới 310 dặm (500 km). Lõi bên trong chỉ chiếm khoảng 20% mặt trăng, so với 50% lõi của các thiên thể đá khác.
Lớp phủ kéo dài từ đỉnh của lớp nóng chảy một phần đến đáy của lớp vỏ mặt trăng. Nó rất có thể được tạo ra từ các khoáng chất như olivin và pyroxene, được tạo thành từ các nguyên tử magiê, sắt, silicon và oxy.
Lớp ngoài cùng là lớp vỏ có độ dày khoảng 43 dặm (70 km) ở bán cầu gần mặt trăng và 93 dặm (150 km) ở bán cầu xa. Nó được làm bằng oxy, silicon, magiê, sắt, canxi và nhôm, với một lượng nhỏ titan, uranium, thorium, kali và hydro.
Phần lớn bên trong của mặt trăng được tạo thành từ thạch quyển dày khoảng 620 dặm (1.000 km). Khi khu vực này tan chảy sớm trong thời kỳ Mặt Trăng, nó cung cấp lượng magma cần thiết để tạo ra các bình nguyên dung nham trên bề mặt và hình thành các núi lửa đang hoạt động. Tuy nhiên, theo thời gian magma nguội đi và đông đặc lại, do đó, kết thúc quá trình núi lửa trên mặt trăng. Bây giờ, tất cả các ngọn núi lửa đang hoạt động đều không hoạt động và không phun trào trong hàng triệu năm.
Mặt trăng của Trái đất dày thứ hai trong hệ mặt trời, đánh bại mặt trăng của sao Mộc, Io. Sự phân tách bên trong của nó thành các lớp có thể là do sự kết tinh của đại dương magma ngay sau khi hình thành.
Mặt trăng có một bầu khí quyển rất mỏng và yếu, được gọi là ngoại quyển. Nó không cung cấp bất kỳ sự bảo vệ nào khỏi bức xạ mặt trời hoặc tác động từ các thiên thạch.
Mặt trăng gần và mặt xa
Mặt trăng của Trái đất có 'mặt gần' luôn quay về phía Trái đất và 'mặt xa' luôn quay mặt ra xa Trái đất. Thành phần của mặt gần của Mặt trăng khác biệt một cách kỳ lạ so với mặt xa của nó.
Trên Trái đất vĩnh viễn của Mặt trăng ‐ quay về phía gần, vào bất kỳ đêm hoặc ngày nhất định nào, người ta có thể quan sát các mảng tối và sáng ('maria') bằng mắt thường. Phía xa có nhiều thùng nhưng hầu như không có maria. Chỉ 1% phía xa được phủ maria so với ~ 31% cho phía gần.
