Phân tích dữ liệu thu thập từ các tàu thăm dò Mặt Trăng, một nhóm nghiên cứu đã phát hiện một cấu trúc đá có mật độ cao và mức độ từ hóa mạnh hơn đáng kể so với vật liệu xung quanh. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances cho rằng, cấu trúc này có thể là dấu tích của một quần thể núi lửa cổ đại.
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một tảng đá nhiễm từ có thể giúp làm sáng tỏ từ trường cổ đại của Mặt Trăng. (Ảnh: NASA)
Các nhà nghiên cứu cho rằng dung nham từng trào lên từ bên trong Mặt Trăng và đông đặc trước khi chạm tới bề mặt. Khi hình thành cách đây khoảng 4,2 tỷ năm, khối đá này có thể đã ghi lại dấu vết của từ trường khi đó tồn tại trên Mặt Trăng.
Cấu trúc được phát hiện rộng khoảng 60 km và sâu khoảng 9 km. Đặc điểm từ hóa của nó cho thấy từ trường cổ đại của Mặt Trăng có thể đạt cường độ bằng khoảng 1/5 đến 1/3 từ trường hiện tại của Trái Đất. Phát hiện này đặc biệt đáng chú ý bởi sự tồn tại của từ trường Mặt Trăng thời kỳ đầu vẫn là vấn đề gây tranh luận trong giới khoa học.
Mặt Trăng từng có từ trường?
Trên Trái Đất, từ trường đóng vai trò như một lớp lá chắn khổng lồ bao quanh hành tinh. Nó tạo ra từ quyển, giúp bảo vệ khí quyển trước gió Mặt Trời, tia vũ trụ và các dạng bức xạ có hại.
Từ trường Trái Đất được duy trì nhờ chuyển động của kim loại nóng chảy trong lõi ngoài. Quá trình này tạo ra dòng điện và duy trì từ trường, được gọi là hiệu ứng dynamo.
Mặt Trăng có thể từng sở hữu một cơ chế tương tự. Tuy nhiên, hoạt động tạo từ trường của vệ tinh này đã suy yếu từ rất lâu. Theo NASA, khoảng 3,2 tỷ năm trước, khi phần bên trong Mặt Trăng nguội dần, từ trường của nó đã suy yếu đáng kể. Khi không còn lớp bảo vệ mạnh, bức xạ Mặt Trời có thể đã góp phần làm mất đi bầu khí quyển của Mặt Trăng.
Nhưng việc Mặt Trăng thực sự từng có một dynamo mạnh đến đâu và hoạt động trong bao lâu vẫn chưa được giải đáp.
Anna Mittelholz, đồng tác giả nghiên cứu và giảng viên tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich), cho biết cuộc tranh luận này đã kéo dài từ những năm 1970, sau khi các sứ mệnh Apollo đưa những mẫu đá Mặt Trăng đầu tiên về Trái Đất. Một số mẫu đá cho thấy dấu hiệu từng ghi nhận từ trường trong quá khứ.
Trong một thời gian dài, giới khoa học hầu như thống nhất rằng dynamo của Mặt Trăng hoạt động trong khoảng từ 4,25 tỷ đến 3,5 tỷ năm trước. Những phân tích mới hơn đối với các mẫu đá Apollo trong khoảng một thập kỷ qua lại không tìm thấy tín hiệu từ trường trong một số giai đoạn thuộc thời kỳ này.
Điều đó khiến một số nhà nghiên cứu đặt câu hỏi liệu Mặt Trăng có thực sự duy trì một dynamo sơ khai hay không. Nghiên cứu mới cung cấp thêm bằng chứng ủng hộ khả năng này, nhưng lần này các nhà khoa học không dựa vào những mẫu đá Apollo.
Nhìn vào Mặt Trăng từ quỹ đạo
Thay vì phân tích các mẫu vật đã được đưa về Trái Đất, nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu thu thập từ quỹ đạo để khảo sát khu vực Dewar ở phía xa Mặt Trăng, nơi không thể quan sát trực tiếp từ Trái Đất.
Tại đây, họ phát hiện dấu hiệu của một cấu trúc đá bị từ hóa. Adrien Broquet, đồng tác giả nghiên cứu và nhà nghiên cứu tại Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức ở Berlin, cho rằng việc tìm hiểu từ trường cổ đại là chìa khóa để giải mã lịch sử của Mặt Trăng.
Mặt Trăng nhỏ hơn Trái Đất và từng trải qua thời kỳ nóng chảy kéo dài. Trong giai đoạn đầu, vệ tinh này cũng có hoạt động núi lửa mạnh. Vì vậy, nếu không biết từ trường của Mặt Trăng khi đó ra sao, các nhà khoa học sẽ khó tái dựng chính xác trạng thái bên trong của nó.
Để tìm kiếm dấu vết từ trường, nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu từ nhiều sứ mệnh, trong đó có Lunar Prospector được phóng năm 1998, Kaguya năm 2007 và GRAIL năm 2011.
Một lợi thế của phương pháp này là các phép đo được thực hiện trực tiếp từ quỹ đạo, thay vì dựa vào những mẫu đá đã được lấy khỏi môi trường tự nhiên hơn 50 năm trước.
Mittelholz lưu ý rằng tín hiệu từ trong đá có thể bị thay đổi bởi nhiệt độ cao, các vụ va chạm mạnh hoặc thậm chí quá trình xử lý và bảo quản trong phòng thí nghiệm. Vì vậy, hai mẫu đá tương tự nhau có thể cho kết quả khác nhau mà nguyên nhân không nhất thiết nằm ở việc từ trường Mặt Trăng có tồn tại hay không.
Kết hợp dữ liệu từ tính và trọng lực
Điểm đặc biệt của nghiên cứu mới nằm ở cách các nhà khoa học phân tích dữ liệu. Những nghiên cứu trước đây sử dụng dữ liệu vệ tinh thường tập trung vào từng tín hiệu từ tính riêng lẻ rồi suy đoán loại đá nào có thể tạo ra chúng.
Lần này, nhóm nghiên cứu kết hợp dữ liệu từ tính với dữ liệu trọng lực trong cùng một mô hình.
Dữ liệu trọng lực giúp xác định mật độ của các cấu trúc đá bên dưới bề mặt, trong khi dữ liệu từ tính cho biết mức độ từ hóa của chúng. Khi hai loại dữ liệu được phân tích cùng nhau, các nhà nghiên cứu có thể xác định một cấu trúc đá bị chôn vùi cụ thể thay vì chỉ nhìn thấy một tín hiệu từ tính có thể được tạo ra bởi nhiều kiểu phân bố đá khác nhau.
Thế nhưng nghiên cứu vẫn chưa xác định được dynamo của Mặt Trăng đã tồn tại trong bao lâu. Các nhà khoa học cũng chưa giải thích được làm thế nào lõi Mặt Trăng tương đối nhỏ có thể tạo ra từ trường mạnh, thậm chí có thời điểm được cho là tương đương với từ trường Trái Đất.
Vì vậy, phát hiện mới không khép lại cuộc tranh luận mà dường như chuyển trọng tâm của nó. Câu hỏi không còn chỉ là liệu Mặt Trăng có từng sở hữu dynamo hay không, mà ngày càng tập trung vào cách cơ chế này hoạt động.
Các nghiên cứu khác từng đưa ra nhiều lời giải thích khác nhau. Một nghiên cứu năm 2025 cho rằng một vụ va chạm với tiểu hành tinh lớn có thể đã tạm thời làm mạnh thêm một từ trường vốn yếu. Trong khi đó, một nghiên cứu hồi tháng 2 dựa trên các mẫu đá Apollo cho rằng sự tan chảy của những vật liệu giàu titan sâu bên trong Mặt Trăng có thể từng khiến từ trường mạnh lên trong những khoảng thời gian nhất định.
Những 'xoáy nước' sáng trên bề mặt Mặt Trăng
Nghiên cứu mới còn phát hiện một mối liên hệ đáng chú ý giữa từ trường và những vùng sáng đặc biệt trên bề mặt Mặt Trăng, thường được gọi là các xoáy Mặt Trăng.
Những khu vực này thường đi kèm các dị thường từ tính, tức những vùng đá có mức độ từ hóa cao hơn môi trường xung quanh.
Xi Yang, tác giả chính của nghiên cứu và nghiên cứu sinh tiến sĩ tại ETH Zurich, cho biết giả thuyết hàng đầu là các dị thường từ trường có thể làm lệch hướng gió Mặt Trời, qua đó bảo vệ bề mặt khỏi quá trình phong hóa do các hạt từ Mặt Trời gây ra. Phát hiện này mới chỉ mang tính sơ bộ, nhưng nếu được xác nhận, các xoáy Mặt Trăng có thể trở thành dấu hiệu giúp xác định những khu vực trên bề mặt được bảo vệ tốt hơn trước gió Mặt Trời. Điều đó có thể hữu ích cho các sứ mệnh thám hiểm Mặt Trăng trong tương lai.
Claire Nichols, phó giáo sư địa chất về các quá trình hành tinh tại Đại học Oxford, cho rằng nghiên cứu mới củng cố thêm bằng chứng về một dynamo mạnh từng tồn tại trong lòng Mặt Trăng thời kỳ đầu. Bà cũng nhấn mạnh vẫn cần nhiều nghiên cứu hơn để xác định dynamo này hoạt động trong bao lâu và mức độ mạnh yếu của nó thay đổi như thế nào.
Nichols cho rằng những nhiệm vụ tương lai như Artemis của NASA và Chang'e của Trung Quốc có thể cung cấp thêm dữ liệu để giải đáp những câu hỏi còn bỏ ngỏ.
Isaac Narrett, tác giả chính của nghiên cứu năm 2025 về từ trường Mặt Trăng, cũng cho rằng nghiên cứu mới bổ sung thêm bằng chứng cho thấy Mặt Trăng từng sở hữu từ trường mạnh hơn hiện nay cách đây hơn 4 tỷ năm.
Đáng chú ý, việc sử dụng dữ liệu từ các tàu thăm dò quỹ đạo còn có thể mở rộng hướng nghiên cứu sang những thiên thể khác. Theo Narrett, cách tiếp cận này tạo nền tảng để các nhà khoa học tiếp tục tìm kiếm manh mối về quá trình tiến hóa của các hành tinh thông qua dữ liệu trọng lực và từ trường không chỉ của Mặt Trăng mà cả Sao Thủy và Sao Hỏa.
