Các mẫu đá Mặt trăng do Buzz Aldrin và Neil Armstrong thu thập trong sứ mệnh Apollo 11 trên Mặt trăng là để cung cấp câu trả lời cho một cuộc tranh luận gay gắt đã phát triển trong nhiều tháng trước đó về cách Mặt trăng hình thành và nó được tạo ra từ cái gì.
Cuối cùng, các nhà khoa học đã có những phần của thế giới xa lạ này để phân tích nhằm tìm ra câu trả lời dứt khoát hơn về bản chất của Mặt trăng.
Nó đã trải qua một giai đoạn tan chảy một phần hoặc toàn bộ trong lịch sử của nó, hay nó được hình thành ở nhiệt độ thấp, bề mặt của nó là kết quả của các vụ va chạm tiểu hành tinh?
Một bên của cuộc tranh luận là các nhà địa chất học, những người cho rằng Mặt trăng giống như Trái đất, với lõi đặc – vẫn còn nóng chảy – được bao quanh bởi một lớp phủ và lớp vỏ mỏng.
Mặt khác, những người có quan điểm cho rằng Mặt trăng là một loại hành tinh cực kỳ khác biệt, với bề mặt được định hình bởi các lực hoàn toàn xa lạ với những lực đã tạo nên bề mặt Trái đất.
Vào đêm trước khi phóng, truyền hình Mỹ đã phát sóng một cuộc tranh luận trực tiếp giữa các nhà địa chất về việc liệu các miệng núi lửa trên mặt trăng có phải là miệng núi lửa hay các đặc điểm va chạm hay không.
Liên quan đến vấn đề này là cuộc tranh luận gay gắt về độ tuổi của bề mặt mặt trăng.
Hầu hết các nhà địa chất tin rằng nó đã hàng trăm triệu năm tuổi, phù hợp với tuổi của địa hình Trái đất.
Chỉ một thiểu số lập luận rằng bề mặt là nguyên thủy, có từ thời điểm hình thành hành tinh.
Một số nhà nghiên cứu mặt trăng thậm chí còn suy đoán rằng những đường uốn khúc trên mặt trăng – những rãnh dài và hẹp trên Mặt trăng – có thể là bằng chứng cho những dòng sông cổ đại.
Apollo 11 đã vận chuyển 22kg đá mặt trăng từ Biển yên bình để phân tích khoa học.
Một trong những phát hiện đầu tiên là loại đá chính trong bộ sưu tập là đá bazan, một loại đá núi lửa tương tự như đá bazan trên Trái đất.
Đây là bằng chứng chắc chắn rằng biển mặt trăng tối, nơi các mẫu được thu thập, là hồ dung nham.
Nhưng giữa những mảnh đá nhỏ, các nhà khoa học đã tìm thấy những mẫu vật có màu sáng của anorthosite, một loại đá được tạo thành chủ yếu từ fenspat giàu canxi, không được dự đoán là có trên Mặt trăng.
Màu sắc gợi ý rằng một số mảnh vỡ này đến từ vùng cao nguyên có màu sáng của mặt trăng, cách đó một khoảng cách đáng kể.
Anorthosite tương đối hiếm trên Trái đất và khối lượng lớn của loại đá này trải rộng trên hầu hết bề mặt sáng màu của Mặt trăng thực sự có vẻ kỳ lạ.
Tình huống này đòi hỏi một ý tưởng cấp tiến để giải thích nó, và điều này được cung cấp bởi Giáo sư John Wood, khi đó là nhà khoa học hành tinh tại Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian.
Giả thuyết năm 1970 của ông được xây dựng dựa trên các giả thuyết trước đó rằng Mặt trăng được hình thành từ một vụ va chạm giữa Trái đất non trẻ và một thiên thể có kích thước bằng sao Hỏa, và nó đã đứng vững trước thử thách của thời gian.
Ông gợi ý rằng khi vật chất kết hợp với nhau để tạo thành Mặt trăng, nhiệt lượng tích tụ nhiều đến mức toàn bộ bề mặt của nó bị bao phủ bởi một đại dương magma toàn cầu sâu 100 km.
Trong loại đá nóng chảy này, các fenspat nhẹ hơn nổi lên trên bề mặt để tạo thành một lớp vỏ anorthosite, lớp này nguội dần để trở thành các cao nguyên mặt trăng có màu sáng.
Khái niệm đại dương magma là mới nhưng hiện được chấp nhận rộng rãi như là giai đoạn đầu trong quá trình hình thành tất cả các hành tinh trên mặt đất, bao gồm cả Trái đất.
Bắn phá dữ dội
Bộ sưu tập mẫu cũng bao gồm những tảng đá được tạo thành từ các mảnh đã bị nung chảy với nhau do sức nóng từ các tác động của tiểu hành tinh và thiên thạch.
Được gọi là breccias, những thứ này là bằng chứng cho sự bắn phá dữ dội mà bề mặt mặt trăng đã trải qua trong lịch sử của nó.
Tất cả các mẫu vật đều cho thấy Mặt trăng khô cằn và không có sự sống, hoàn toàn không có các hợp chất hữu cơ.
Các mẫu của Apollo 11 cũng rất quan trọng trong việc xác định niên đại trên bề mặt mặt trăng.
Các nhà địa chất đã suy luận rằng bề mặt có nhiều miệng núi lửa dày đặc hơn thì già hơn, nhưng không có cách nào biết được bao nhiêu tuổi.
Khi các mẫu đá bazan trên Mặt trăng được tìm thấy là 3,6 tỷ năm tuổi, các nhà địa chất nhận ra rằng ngay cả các bề mặt trẻ hơn trên Mặt trăng cũng già hơn các đặc điểm lâu đời nhất hiện có trên Trái đất.
Các nhà khoa học hiện ước tính rằng 80% những gì chúng ta biết về Mặt trăng đến từ các mẫu của Apollo 11.
Và những phát hiện đã đi xa hơn, có tác động rất lớn đến những ý tưởng về lịch sử ban đầu của hành tinh chúng ta và sự hình thành của Hệ Mặt trời.
Tiến sĩ Wendell Mendell là một nhà khoa học hành tinh đã nghỉ việc tại NASA vào năm 2013. Bài viết này ban đầu được đăng trên tạp chí ấn bản đặc biệt Man on the Moon .