Các electron năng lượng cao nằm trong đuôi plasma xung quanh Trái đất (Plasma Sheet) cũng có lúc bao phủ Mặt trăng và thú vị hơn là dường như đã tạo ra nước trên bề mặt Mặt trăng.
Một khám phá mới có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về nước trên bề mặt Mặt trăng có nguồn gốc từ đâu. Sự hiểu biết này sẽ giúp ích rất lớn trong các sứ mệnh Mặt trăng trong tương lai của nhiều quốc gia đang cạnh tranh chiếm lĩnh nó.
Những phát hiện mới do một nhóm các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Shuai Li, một nhà khoa học tại Đại học Hawaii tại Trường Khoa học và Công nghệ Trái đất và Đại dương Mānoa, có thể giải thích cách nước tập hợp thành các túi trên bề mặt phía xa của Mặt trăng, nơi mà không bao giờ có ánh sáng mặt trời chiếu đến (PSR).
Lý thuyết của Li và nhóm nghiên cứu kết nối nước trên mặt trăng với bong bóng từ tính bao quanh Trái đất gọi là từ quyển. Từ quyển che chắn hành tinh của chúng ta khỏi các hạt tích điện năng lượng cao được truyền từ Mặt trời trong gió mặt trời.
Khi gió mặt trời đập vào từ quyển, nó làm biến dạng lá chắn từ tính này, tạo ra một đuôi từ tính dài ở phía ngoài Trái đất, quay mặt ra phía xa của Mặt trời, hay còn gọi là mặt tối của hành tinh. Cái đuôi này được gọi là đuôi từ quyển. Các electron và ion năng lượng cao từ gió mặt trời (và từ chính Trái đất) tạo thành một tấm plasma bên trong đuôi từ quyển này.
Vì vậy, khi mặt trăng quay quanh Trái đất, nó sẽ đi qua đuôi từ quyển. Kết quả là, giống như từ quyển che chắn Trái Đất, đuôi từ quyển cũng che chắn mặt trăng khỏi các hạt tích điện trong khi vẫn cho phép ánh sáng tiếp cận bề mặt Mặt trăng.
Ông Li cho biết: “Điều này cung cấp một phòng thí nghiệm tự nhiên để nghiên cứu quá trình hình thành nước trên bề mặt Mặt trăng. Khi Mặt trăng ở bên ngoài đuôi từ quyển, bề mặt của nó bị gió Mặt trời bắn phá. Ở bên trong đuôi từ quyển, hầu như không có proton của gió mặt trời và sự hình thành nước được dự đoán sẽ giảm xuống gần như bằng không.”
Ông và nhóm nghiên cứu đã sử dụng dữ liệu được thu thập từ năm 2008 đến năm 2009 bằng thiết bị Bản đồ khoáng vật học Mặt trăng (MMM) trên tàu vũ trụ Chandrayaan-1 để đánh giá sự hình thành nước thay đổi như thế nào khi mặt trăng đi qua đuôi từ quyển.
-
- Bản đồ khu vực có nước trên bề mặt Mặt trăng: phía gần Trái đất (trái) và phía xa (phải). (Nguồn ảnh: Li và cộng sự, 2023)
Ông Li giải thích: “Tôi rất ngạc nhiên, các quan sát viễn thám cho thấy sự hình thành nước ở đuôi từ quyển của Trái đất gần giống với thời điểm mặt trăng ở bên ngoài đuôi từ của Trái đất. Điều này chỉ ra rằng, ở đuôi từ, có thể có các quá trình hình thành bổ sung hoặc các nguồn nước mới không liên quan trực tiếp đến việc cấy các proton gió mặt trời.”
Đặc biệt, ông Li phát hiện rằng bức xạ gây ra bởi các electron năng lượng cao trong đuôi từ thể hiện những hiệu ứng tương tự như bức xạ do các ion trong gió mặt trời gây ra.
Li bắt đầu nghĩ đến sự tương tác giữa đuôi từ và Mặt trăng bằng cách xem xét các quá trình phong hóa trên bề mặt Mặt trăng xảy ra khi Mặt trăng đi qua đuôi từ quyển của Trái đất. Điều này tiết lộ rằng oxy trong đuôi từ quyển đã làm rỉ sắt ở các vùng cực của mặt trăng.
Li nói thêm: “Nhìn chung, phát hiện này và những phát hiện trước đây của tôi về các cực Mặt trăng bị rỉ sét cho thấy rằng Trái đất có mối liên hệ chặt chẽ với Mặt trăng của nó ở nhiều khía cạnh mà chúng ta chưa biết”.
Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục khám phá này bằng cách nghiên cứu môi trường plasma xung quanh Mặt trăng và hàm lượng nước ở các cực Mặt trăng trong những thời điểm khác nhau trong quá trình Mặt trăng đi qua đuôi từ quyển.
Công việc này sẽ được thực hiện như một phần của chương trình Artemis, sẽ gửi sứ mệnh Artemis III lên mặt trăng. Nỗ lực đó nhằm đưa loài người trở lại mặt trăng lần đầu tiên sau 50 năm.
Nghiên cứu của nhóm đã được công bố ngày 14 tháng 9 trên tạp chí Nature Astronomy.
