Giả thuyết va chạm lớn giúp giải thích sự hình thành của Mặt Trăng và mối quan hệ của nó với Trái Đất.
Khoảng 4,5 tỷ năm trước, Trái Đất đã va chạm với một nguyên hành tinh có kích thước bằng sao Hỏa trong một vụ va chạm khổng lồ được gọi là Giả thuyết tác động khổng lồ, đôi khi chỉ được gọi đơn giản là Tác động Theia. Theo giả thuyết này, hành tinh có tên Theia này đại diện cho một thiên thể mẹ bị vỡ ra do va chạm và cuối cùng hình thành nên Mặt Trăng.
Theo phân tích mới nhất về đá mặt trăng, đây là một vụ va chạm trực tiếp, dẫn đến sự trộn lẫn các mảnh vỡ giữa hai thiên thể mẹ, tạo tiền đề cho sự ra đời của Mặt trăng. Nhiều nhà thiên văn học tin rằng giả thuyết này hiện là lý thuyết tốt nhất để giải thích sự hình thành mặt trăng của chúng ta.
Khi các nhà thiên văn học quan sát chuyển động của Trái Đất và Mặt Trăng, họ phát hiện ra rằng chuyển động quay và quỹ đạo của chúng có liên quan chặt chẽ với nhau.
Bằng chứng ủng hộ cho giả thuyết này bao gồm thực tế là quỹ đạo của Mặt Trăng tương tự như quỹ đạo tự quay của Trái Đất và cả hai có tỷ lệ đồng vị ổn định gần như giống hệt nhau, cho thấy chúng có nguồn gốc chung. Ngoài ra, mômen động lượng của hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng cao bất thường, điều này cũng chỉ ra khả năng xảy ra một vụ va chạm dữ dội hơn.
Các nghiên cứu sâu hơn cũng phát hiện ra rằng có một lõi sắt tương đối nhỏ bên trong Mặt Trăng, khác biệt đáng kể so với mật độ tương đối của Trái Đất. Điều này phù hợp với thuyết va chạm, trong đó lõi của Theia có thể đã xuyên qua lõi Trái Đất, chỉ để lại lớp vỏ và vật liệu manti nhẹ hơn trên Mặt Trăng.
"Những tảng đá trên mặt trăng cho thấy nó đã từng bị nóng chảy."
Tuy nhiên, lý thuyết này cũng gặp phải một số thách thức. Các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu cách Mặt Trăng duy trì sự ổn định về thành phần và tách khỏi hệ Trái Đất theo định kỳ sau những va chạm dữ dội như vậy. Ngoài ra, tỷ lệ đồng vị oxy gần như giống hệt nhau đã làm dấy lên cuộc thảo luận sâu hơn về quá trình hình thành Mặt Trăng.
Ngay từ năm 1898, George Darwin đã đưa ra giả thuyết rằng Mặt Trăng và Trái Đất từng là một, và tin rằng sự quay với tốc độ cao của Trái Đất đã khiến Mặt Trăng tách ra. Tuy nhiên, lý thuyết này không thể giải thích hiệu quả nhiều quan sát. Phải đến năm 1946, nhà địa chất người Canada Reginald Daly mới thách thức học thuyết của Darwin và đưa ra đề xuất rằng Mặt Trăng được hình thành do một vụ va chạm lớn.
Tại một hội nghị năm 1975, một số nhà khoa học đã phát triển thêm quan điểm này thành lý thuyết chính thống về sự hình thành của mặt trăng. Đề xuất về thuyết va chạm này không chỉ giải thích thành phần của Mặt Trăng mà còn ở một mức độ nào đó định nghĩa lại sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành của Trái Đất và các hành tinh khác.
Thuyết hình thành của Theia đã thúc đẩy nhiều nhà khoa học khám phá sâu hơn, tiết lộ quá trình các hành tinh cùng tiến hóa trong không gian giữa các vì sao.
Các mẫu đá trên Mặt Trăng có độ tương đồng cao với vật liệu mà chúng được phân lập từ Trái Đất. Các nghiên cứu gần đây cho thấy điều này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về địa chất của Mặt Trăng mà còn giúp chúng ta hiểu sâu hơn về sự hình thành Hệ Mặt Trời.
Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng một số đặc điểm địa chất của Mặt Trăng có thành phần tương tự như Trái Đất, nhưng Mặt Trăng lại tương đối thiếu các nguyên tố dễ bay hơi, điều này cho thấy các nguyên tố như vậy có thể đã bị bốc hơi do năng lượng quá mức trong các vụ va chạm khổng lồ ban đầu. Hoặc bị bỏ rơi.
"Các nguyên tố dễ bay hơi trên Mặt Trăng ít hơn đáng kể so với trên Trái Đất."
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề về tỷ lệ các thành phần trong các độ tương phản khác nhau. Điều này khiến các nhà khoa học phải suy nghĩ sâu hơn về việc liệu có quá trình hình thành nào khác chưa được hiểu đầy đủ hay không và có lẽ cần phải khám phá các lý thuyết kích thích như mô hình cân bằng và mô hình va chạm trực tiếp.
Khi nghiên cứu về Theia và quá trình hình thành của nó vẫn tiếp tục, các nhà khoa học không chỉ tìm kiếm câu trả lời trong các mô hình dữ liệu mà còn liên tục khám phá ra bằng chứng mới để xác minh hoặc sửa đổi các lý thuyết hiện có.
Năm 2018, nhóm nghiên cứu đã phân tích sâu hơn về nhiệt bức xạ và sự phân bố nhiệt độ trong quá trình va chạm, cho thấy sự ra đời của mặt trăng là một quá trình phức tạp hơn. Mặc dù vậy, làm thế nào để giải thích mối liên hệ giữa Trái Đất và Mặt Trăng trong bối cảnh rộng lớn của hệ mặt trời vẫn là một bí ẩn chưa có lời giải.
"Khi công nghệ mới xuất hiện, câu trả lời về lịch sử hình thành mặt trăng sẽ trở nên rõ ràng hơn."
Cuộc khám phá của các nhà khoa học không dừng lại ở việc tìm ra câu trả lời mà còn hướng tới những câu hỏi sâu sắc hơn. Điều này khiến chúng ta tự hỏi, còn những câu chuyện nào ở các vũ trụ khác vẫn đang chờ được khám phá?