Ở phía xa của Mặt trăng, một tảng đá phóng xạ đã được phát hiện, và nó nó thể tiết lộ những bí mật ẩn giấu của Mặt trăng.
Phía xa của Mặt trăng, luôn quay mặt ra xa Trái đất, từ lâu đã là nguồn gốc gây tò mò và ngạc nhiên cho các nhà thiên văn học và những người đam mê không gian. Không giống như phía gần quen thuộc, được đánh dấu bằng các mảng tối của đồng bằng núi lửa gọi là maria, phía xa chủ yếu được bao phủ bởi các cao nguyên gồ ghề và miệng núi lửa. Tuy nhiên, có một vùng ở phía xa nổi bật hơn so với phần còn lại, được gọi là dị thường Compton-Belkovich.
Dị thường Compton-Belkovich là một vùng hình tròn lớn, có vẻ sáng hơn môi trường xung quanh trong ảnh radar. Nó nằm gần đường xích đạo, cách trung tâm lưu vực Nam Cực-Aitken, miệng hố va chạm lâu đời nhất và lớn nhất trên Mặt trăng, khoảng 500 km. Sự bất thường này lần đầu tiên được phát hiện bởi tàu quỹ đạo Lunar Prospector vào năm 1998, và sau đó được xác nhận bởi Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng (LRO) vào năm 2011.
Điều khiến khu vực này trở nên khác thường là thành phần hóa học của nó, rất giàu các nguyên tố như kali, thori và uranium. Các nguyên tố này được gọi chung là KREEP, viết tắt của kali (K), các nguyên tố đất hiếm (REE) và phốt pho (P). KREEP có liên quan đến hoạt động núi lửa trên Mặt trăng, vì nó được cho là hình thành khi magma nóng chảy từ bên trong Mặt trăng phân biệt và tập trung các nguyên tố này gần bề mặt.
Theo nghiên cứu mới, điểm nóng bí ẩn này có nguồn gốc kỳ lạ: Có khả năng là do bức xạ tự nhiên phát ra từ một khối đá granit khổng lồ bị chôn vùi, hiếm khi được tìm thấy với số lượng lớn bên ngoài Trái đất.
Tuy nhiên, hoạt động núi lửa ở phía xa của Mặt trăng ít thường xuyên và dữ dội hơn nhiều so với ở phía gần. Vậy làm thế nào mà một lượng lớn KREEP lại có mặt ở địa điểm xa xôi và biệt lập này?
Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature có thể có câu trả lời. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Hoa Kỳ đã sử dụng dữ liệu vi sóng thu được từ dữ liệu công khai được phát hành từ hai quỹ đạo Mặt trăng của Trung Quốc, Chang'E-1 vào năm 2010 và Chang'E-2 vào năm 2012, để đo hoạt động địa nhiệt của Compton-Belkovich. Họ phát hiện ra rằng khu vực này có dòng nhiệt cao hơn khu vực xung quanh, cho thấy có thứ gì đó nóng và có tính phóng xạ bên dưới bề mặt.
Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng các mô hình số để mô phỏng cách một nguồn nhiệt như vậy có thể hình thành và phát triển theo thời gian. Họ kết luận rằng lời giải thích hợp lý nhất là có một khối đá granit khổng lồ bị chôn vùi dưới lớp vỏ Mặt trăng, nơi đang phát ra bức xạ tự nhiên từ sự phân rã của nó. Đá granit là một loại đá lửa hình thành khi magma nguội dần và kết tinh. Nó thường được tìm thấy trên Trái đất, nhưng rất hiếm trên Mặt trăng, nơi phần lớn lớp vỏ được tạo thành từ đá bazan.
Bức ảnh toàn cảnh đầu tiên về phía xa của Mặt trăng. Nó có địa điểm hạ cánh của Chang'e-4, một sứ mệnh tàu vũ trụ robot trong Chương trình thám hiểm Mặt trăng của Trung Quốc. Trung Quốc đã đạt được lần hạ cánh mềm đầu tiên của loài người lên vùng tối của Mặt trăng khi hạ cánh vào ngày 3 tháng 1 năm 2019.
Nhóm nghiên cứu ước tính khối đá granit này có đường kính hơn 30 dặm (48,3km) và dày khoảng 6 dặm (9,65km). Họ cho rằng nó được tạo ra khoảng 3,5 tỷ năm trước, khi một vụ phun trào núi lửa lớn xảy ra ở phía xa của Mặt trăng. Vụ phun trào này có thể được kích hoạt bởi một tác động lớn xảy ra gần lưu vực Nam Cực-Aitken, tạo ra một vết nứt trên lớp vỏ cho phép magma nổi lên trên bề mặt.
Sau đó, magma nguội đi và đông đặc lại thành đá granit, tạo thành một cấu trúc lớn dưới bề mặt gọi là Batholith. Batholith là một khối đá lửa khổng lồ cung cấp nhiên liệu cho các núi lửa trên bề mặt. Ví dụ, trên Trái đất, dãy núi Sierra Nevada là một khối đá tắm còn sót lại từ chuỗi núi lửa đã tồn tại từ lâu.
Đá granit trên Mặt trăng vẫn bị ẩn giấu trong hàng tỷ năm, cho đến khi nó bị lộ ra do xói mòn và các tác động làm loại bỏ một số lớp vỏ bên trên. Bức xạ từ các phần tử KREEP của nó sau đó khiến radar và cảm biến vi sóng có thể nhìn thấy nó.
Lưu vực Nam Cực-Aitken ở phía xa của Mặt trăng được hình thành do một vụ va chạm đào lên các vật liệu giàu thorium từ lớp phủ của Mặt trăng. Bản đồ này hiển thị sự phân bố của các vật liệu lớp phủ này với hàm lượng thorium cao, được phát hiện bởi tàu vũ trụ Lunar Prospector.
Matthew Siegler, giáo sư tại Đại học Southern Methodist và đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết: "Đây là lần đầu tiên có bằng chứng trực tiếp về loại lớp phủ trên phân tầng này". "Điều đó có ý nghĩa đối với những thứ như nguồn gốc của sự sống. Vì Mặt trăng có mối liên hệ chặt chẽ với Trái đất thông qua quá trình hình thành va chạm khổng lồ của nó nên nó cũng cho chúng ta biết rất nhiều điều về Trái đất".
Việc phát hiện ra tảng đá phóng xạ bí ẩn này ở phía xa của Mặt trăng cũng mở ra những khả năng mới cho việc thăm dò và nghiên cứu trong tương lai. Khu vực dị thường Compton-Belkovich là một trong những địa điểm hạ cánh tiềm năng cho chương trình Artemis của NASA, nhằm mục đích đưa con người quay trở lại bề mặt Mặt trăng vào năm 2024. Đá granit cũng có thể cung cấp những hiểu biết có giá trị về lịch sử và sự tiến hóa của cả Trái đất và Mặt trăng như cung cấp manh mối về cách sự sống xuất hiện từ hóa học nguyên thủy.