Miệng hố McGetchin: Làm sao nhận ra một vụ va chạm mới trên Mặt Trăng?

Một đốm sáng nằm giữa quầng tối trên bản đồ Mặt Trăng thoạt nhìn có thể giống lỗi ảnh. Nhưng khi Robert Wagner đối chiếu các bản đồ cũ và mới, dấu hiệu ấy dẫn tới McGetchin, một miệng hố hình thành trong khoảng từ ngày 11 tháng 4 đến ngày 22 tháng 5 năm 2024. Cách phát hiện này cho thấy câu hỏi quan trọng không chỉ là vật thể nào đã rơi xuống, mà còn là làm sao phân biệt một vụ va chạm thật với thay đổi do ánh sáng hoặc bóng đổ. [1]

Lời giải được ghép từ nhiều lớp quan sát: ảnh diện rộng để tìm vùng bất thường, ảnh cận cảnh để xem hình dạng miệng hố và dữ liệu nhiệt để kiểm tra phần đất xung quanh. Mỗi lớp không đứng riêng lẻ; chúng bổ sung cho nhau để biến một dấu hiệu nhỏ thành bức tranh về bề mặt vừa bị xáo trộn. [1]

Vì sao dấu hiệu đầu tiên lại là một đốm sáng?

Đốm sáng mà Wagner nhìn thấy không phải bản thân miệng hố. Đó là vật chất Mặt Trăng bị hất văng ra xung quanh khi một vật thể va vào mặt đất. Quầng tối bao quanh cho thấy khu vực ấy đã khác trước. Vì thế, một miệng hố mới có thể được nhận ra nhờ dấu vết lan rộng trước khi hình lõm ở trung tâm hiện rõ. [1]

Có thể hình dung bằng một ví dụ đời thường: khi một vật nặng rơi xuống lớp bột mịn, người đứng xa đôi khi nhìn thấy đám bột văng ra trước khi nhận ra vết lõm. Trên Mặt Trăng, lớp vật liệu rời phủ trên bề mặt được gọi là regolith. Va chạm làm lớp này bị xới tung, tạo nên sự tương phản sáng tối mà ảnh quỹ đạo có thể ghi lại. [1]

Làm thế nào loại bỏ những tín hiệu giả?

Lunar Reconnaissance Orbiter, thường gọi là LRO, đã chụp Mặt Trăng qua nhiều năm bằng hệ thống camera LROC. Wagner xếp chồng hàng trăm khung ảnh cũ và mới rồi dùng phần mềm làm nổi bật những vùng thay đổi. Phần bề mặt gần như giữ nguyên chuyển thành màu xám, còn điểm khác biệt hiện lên thành mảng sáng hoặc tối. [1]

Tuy nhiên, phần mềm không tự biết đâu là miệng hố. Thay đổi góc chiếu sáng, bóng đổ hoặc điều kiện quan sát cũng có thể tạo tín hiệu giả, nên các điểm được đánh dấu phải được kiểm tra bằng mắt. McGetchin nổi bật vì mẫu vật chất bắn ra lớn và rõ hơn nhiều quầng mờ thường gặp. Sau đó, camera góc hẹp cung cấp ảnh sắc nét hơn để xác định hình dạng, kích thước và tác động lên địa hình xung quanh. [1]

McGetchin cho biết vụ va chạm mạnh đến đâu?

Miệng hố McGetchin rộng khoảng 222 mét và sâu khoảng 43 mét. Kích thước đó tương đương chiều dài của hai sân bóng bầu dục theo cách so sánh trong bài giới thiệu của NASA. Từ hình dạng miệng hố và vật chất bắn ra, các nhà khoa học ước tính vật thể gây va chạm có thể lớn cỡ một tòa nhà từ ba đến sáu tầng. [1]

Đây là ước tính về kích thước vật thể, không phải phép đo trực tiếp vật thể trước khi nó rơi xuống. Nguồn cho biết các chi tiết về kích thước chính xác và lực va chạm sẽ được phân tích sâu hơn. Miệng hố được đặt tên theo nhà khoa học nghiên cứu Mặt Trăng Tom McGetchin và nằm ở rìa phía đông của Mặt Trăng. Sự kiện ở quy mô này được ước tính chỉ xảy ra khoảng một lần trong một thế kỷ hoặc lâu hơn. [1]

Vì sao Mặt Trăng dễ lưu lại dấu va chạm?

Mặt Trăng gần như không có khí quyển đủ dày để làm chậm hoặc đốt cháy các mảnh đá không gian. Vì vậy, nhiều vật thể có thể đi tới bề mặt và để lại dấu vết. Phần lớn va chạm nhỏ đến mức những miệng hố mới không thể phân biệt trong ảnh quỹ đạo, còn sự kiện lớn như McGetchin tạo ra mẫu vật chất bắn ra đủ rõ để được nhận diện. [1]

Trong hơn 17 năm hoạt động, LRO đã lập bản đồ địa hình, thành phần bề mặt, nhiệt độ và môi trường bức xạ của Mặt Trăng bằng nhiều thiết bị. Nhóm khoa học xác định ít nhất một nghìn miệng hố mới và ghi nhận nhiều thay đổi bề mặt khác liên quan đến va chạm hoặc vật chất bắn ra. Những con số này không có nghĩa các miệng hố lớn xuất hiện thường xuyên; phần đáng kể của biến đổi đến từ những vật thể quá nhỏ để nhìn thấy rõ. [1]

Dấu hiệu lạnh nói thêm điều gì?

Sau khi nhận ra miệng hố trong ảnh ánh sáng nhìn thấy, nhóm nghiên cứu dùng thiết bị Diviner để quan sát nhiệt độ ban đêm. Một vùng rộng khoảng 6,4 km quanh McGetchin lạnh hơn khu vực lân cận khoảng 16 độ Fahrenheit. Lời giải được đưa ra là va chạm làm regolith trở nên xốp và kém đặc hơn, khiến lớp đất giữ nhiệt kém hơn. [1]

Chi tiết này mở rộng cách nhìn về một miệng hố mới. Ảnh thông thường cho thấy chiếc hố và quầng vật chất, còn dữ liệu nhiệt cho thấy ảnh hưởng của va chạm kéo dài ra ngoài vùng lõm trung tâm. Vì vậy, McGetchin không chỉ là một dấu chấm mới trên bản đồ. Nó là dấu hiệu cho thấy một vụ va chạm có thể thay đổi tính chất của mặt đất trên phạm vi rộng hơn, điều có thể liên quan đến cách bánh xe thiết bị di chuyển trên bề mặt trong tương lai. [1]