Mặt trời mặt trăng
Mặt trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái đất<1>tr.14<↓ 1> và đã được con người quan sát từ thời thượng cổ<4> vì sự xuất hiện nổi bật trên bầu trời với độ sáng cao thứ hai sau Mặt trời.
Bạn đang xem: Mặt trời mặt trăng
<5>tr.120 Đây là thiên thể có dạng gần cầu<6>tr.223 với kích thước bằng khoảng 27% kích thước Trái đất và khối lượng bằng khoảng 1,23% khối lượng Trái đất.<5>tr.304 Mặt trăng chứa nhiều đất đá silicat và không có khí quyển, thủy quyển, hay từ quyển đáng kể.<7><5>tr.304,309Một giả thuyết được chấp nhận rộng rãi cho rằng Mặt trăng hình thành cách đây hơn 4,5 tỷ năm,<8> không lâu sau khi Trái đất hình thành,<9> từ vật chất văng ra sau một vụ va chạm lớn giữa Trái đất và một thiên thể giả định mang tên Theia<↓ 2> có kích thước cỡ Sao hỏa.<11><12>
Mặt trăng ở trong quỹ đạo đồng bộ với Trái đất, tức là chu kỳ tự quay của Mặt trăng bằng với chu kỳ quay quanh Trái đất, khoảng 27,3 ngày, do đó nó luôn quay một mặt về phía Trái đất, là mặt gần.<5>tr.123 Do hiện tượng bình động nên quan sát từ Trái đất qua nhiều thời điểm, với mỗi thời điểm ở góc nhìn hơi khác, sẽ thấy tổng cộng nhiều hơn một nửa diện tích Mặt trăng (59%).<1>tr.18 Các pha Mặt trăng, từ trăng tròn đến trăng tối, tuần hoàn theo chu kỳ giao hội 29,5 ngày,<5>tr.123 tạo thành cơ sở cho lịch Mặt trăng (âm lịch).<6>tr.208-209 Đường kính góc của Mặt trăng trên bầu trời tương đương với Mặt trời, khoảng hơn nửa độ, do đó Mặt trăng che kín Mặt trời trong nhật thực toàn phần.<6>tr.253 Lực hấp dẫn của Mặt trăng gây ra thủy triều trên đại dương ở Trái đất, đồng thời gây ra hiệu ứng tương tự cho phần vỏ và lõi đất đá của Trái đất, và làm cho một ngày ở Trái đất dài hơn một chút.<5>tr.125-128 Khoảng cách trung bình từ Mặt trăng đến Trái đất là khoảng 384000 km,<5>tr.19 tương đương 1,28 giây ánh sáng, hay khoảng 30 lần đường kính Trái đất.<6>tr.223 Trong tương lai xa, khoảng cách từ Mặt trăng đến Trái đất sẽ tăng dần, do hiệu ứng thủy triều, và Mặt trăng sẽ xuất hiện nhỏ dần.<5>tr.128
Trong Hệ Mặt trời, Mặt trăng là vệ tinh tự nhiên lớn thứ năm.<5>tr.410 Nếu xét về tỷ lệ kích thước so với hành tinh mà nó quay quanh thì Mặt trăng đạt tỷ lệ này cao nhất trong Hệ Mặt trời.<5>tr.388,410,412<↓ 3> Bề mặt Mặt trăng có các biển Mặt trăng là các vùng vật chất tối màu có nguồn gốc từ hoạt động núi lửa cũ, nằm chủ yếu ở mặt gần, giữa các vùng vỏ cũ cao sáng màu có rất nhiều hố va chạm.<5>tr.310-312 Các hố va chạm trên Mặt trăng được bảo quản tốt và cung cấp nhiều thông tin về quá khứ của Hệ Mặt trời.<5>tr.303 Trọng trường ở bề mặt Mặt trăng bằng khoảng 1/6 so với Trái đất.<6>tr.226 Nhiệt độ thay đổi mạnh theo điều kiện nhận ánh sáng Mặt trời, trung bình từ khoảng -180°C vào ban đêm đến trên 100°C vào ban ngày tại xích đạo.<13> Tồn tại hàng trăm tỷ tấn nước đá ở đáy những hố va chạm gần cực, nơi vĩnh viễn không nhận được ánh nắng.<5>tr.309
Chương trình Luna của Liên Xô đã đưa được vật thể nhân tạo đầu tiên lên Mặt trăng là tàu không người lái Luna 2, một tàu vũ trụ được chủ đích cho đâm xuống bề mặt Mặt trăng vào tháng 9 năm 1959.<14>tr.12-13 Sau đó vào năm 1966, tàu Luna 9 đã đổ bộ an toàn lên Mặt trăng.<5>tr.305 Chương trình Apollo của Hoa Kỳ những năm tiếp theo đã giúp con người lên Mặt trăng, với Apollo 8 năm 1968 lần đầu đưa người bay quanh Mặt trăng, rồi Apollo 11 vào tháng 7 năm 1969 cùng 5 chuyến bay khác sau đó đã hạ cánh với con người và thiết bị lên thiên thể này.<5>tr.305-306 Các chuyến thám hiểm này đã mang về Trái đất đá Mặt trăng được dùng để nghiên cứu và bổ sung kiến thức về Mặt trăng cũng như nguồn gốc hình thành của nó.<5>tr.306 Từ sau chuyến bay Apollo 17 năm 1972 đến hiện tại, chỉ có các tàu không người lái đến thám hiểm Mặt trăng.<5>tr.307
Sự hiện diện của Mặt trăng trên bầu trời, theo chu kỳ pha Mặt trăng, đã để lại dấu ấn trong xã hội và văn hóa của loài người.<5>tr.120 Ảnh hưởng trong văn hóa xã hội thể hiện ở ngôn ngữ,<5>tr.123 hệ thống âm lịch,<6>tr.208-209 nghệ thuật,<15> và thần thoại.<10>
Tuy giả thuyết va chạm lớn có thể giải thích được nhiều kết quả quan sát song vẫn còn những câu hỏi chưa được giải đáp, đa số liên quan đến thành phần của Mặt trăng.<16><27> Năm 2001, một nhóm nghiên cứu ở Viện Carnegie tại Washington báo cáo kết quả đo đạc đặc trưng đồng vị oxy trong đá Mặt trăng có độ chính xác cao, cho thấy tính chất giống với đá ở Trái đất.<28> Các nghiên cứu khác sau đó cũng chỉ ra tỷ lệ đồng vị wolfram và titani ở vỏ Mặt trăng giống hệt với Trái đất.<29><11> Đá Mặt trăng thu được trong chương trình Apollo có đặc trưng đồng vị giống với đá trên Trái đất và khác hầu hết các thiên thể khác trong Hệ Mặt trời.<16><30> Trong khi đó các mô phỏng về vụ va chạm lớn khẳng định trên 40% cho đến phần lớn Mặt trăng được hình thành từ vật liệu của Theia, chứ không phải từ thiên thể tiền Trái đất.<11><30> Để giải thích cho sự tương đồng hóa học giữa Mặt trăng và vỏ Trái đất, đã có các giả thuyết khác nhau được đưa ra,<30><29> bao gồm cả đề xuất xem xét lại toàn diện giả thuyết va chạm lớn.<16><27> Một số nghiên cứu cho rằng có khả năng Theia tương đồng hóa học với thiên thể tiền Trái đất,<31> với xác suất tới 20%,<30> dù có ước lượng trước đó chỉ là chưa đến 2%.<32> Một số giả thuyết khác giải thích vỏ Trái đất và Mặt trăng đều được tạo ra từ cùng vật liệu được hòa trộn sau sự kiện va chạm lớn,<32><33> dù có nhà nghiên cứu nghi ngờ về khả năng này.<34> Trong mọi trường hợp, sự tương đồng hóa học chứng tỏ Mặt trăng không hình thành ở xa và độc lập với Trái đất.<5>tr.321
Giả thuyết va chạm lớn vẫn đang được phát triển để giải thích các quan sát ngày càng chính xác về Mặt trăng.<16><35><36> Một ý tưởng cho rằng vật liệu văng ra từ vụ va chạm lớn ban đầu hình thành nên hai thiên thể vệ tinh của Trái đất.<37> Sau đó, chúng nhập lại thành Mặt trăng trong một va chạm ở tốc độ thấp.<37> Ý tưởng này giải thích được việc vỏ Mặt trăng ở mặt xa dày hơn so với mặt gần.<37>
Đặc tính vật lý
| Silic dioxide | SiO2 | 45,4% | 45,5% |
| Nhôm oxit | Al2O3 | 14,9% | 24,0% |
| Calci oxit | CaO | 11,8% | 15,9% |
| Sắt(II) oxit | FeO | 14,1% | 5,9% |
| Magnesi oxit | MgO | 9,2% | 7,5% |
| Titani dioxide | TiO2 | 3,9% | 0,6% |
| Natri oxit | Na2O | 0,6% | 0,6% |
Mặt trăng có hình dạng gần ellipsoid do tác động của lực thủy triều, với trục lớn lệch khoảng 30° so với phương nối đến Trái đất.<39> Trục lớn của ellipsoid cũng lệch khoảng 30° so với trục lớn của trường trọng lực Mặt trăng, vì trục lớn của trường trọng lực gần trùng với phương nối đến Trái đất.<39> Hình dạng của Mặt trăng hơi méo hơn so với mức gây ra bởi lực thủy triều hiện tại.<39> Hóa thạch hình dạng này gợi ý về lịch sử của Mặt trăng.<39> Mặt trăng đã nguội và đông cứng khi lực thủy triều còn mạnh, lúc nó cách Trái đất chỉ khoảng một nửa khoảng cách hiện nay.<39> Ngày nay, nó đã quá lạnh và cứng đến mức không thể điều chỉnh hình dạng lại cho phù hợp với lực thủy triều yếu hơn ở quỹ đạo hiện tại.<39>
Với khối lượng riêng trung bình 3,3 g/cm3, bằng 1/5 so với Trái đất,<6>tr.226 Mặt trăng dường như chứa chủ yếu đất đá silicat và thiếu kim loại (như sắt) hơn hẳn Trái đất.<5>tr.309 So với các vệ tinh tự nhiên lớn của các hành tinh trong Hệ Mặt trời thì Mặt trăng có khối lượng riêng xếp thứ hai chỉ sau Io.<5>tr.410,412,423
Cấu trúc bên trong
Địa hình Mặt trăng đã được đo bằng laser và xử lý ảnh stereo.<46> Một đặc trưng địa hình nổi bật là bồn địa Nam cực - Aitken ở phía nam mặt xa Mặt trăng.<47> Đây là hố va chạm lớn nhất trong Hệ Mặt trời với đường kính 2500 km.<48> Bồn địa này chứa điểm sâu nhất trên Mặt trăng có độ sâu khoảng 13 km so với vùng xung quanh rìa.<48><44> Điểm cao nhất trên Mặt trăng nằm ngay phía đông bắc bồn địa này,<44> thuộc khu vực có thể được nâng lên do vụ va chạm nghiêng mà đã tạo ra bồn địa Nam Cực - Aitken.<49> Các bồn địa nổi bật khác hình thành từ các vụ va chạm lớn trong thời kỳ đầu của Mặt trăng gồm có biển Mưa, Trong Sáng, Khủng Hoảng ở mặt gần và Đông Phương ở ranh giới của hai mặt<5>tr.312<50><6>tr.225 - chúng đều có phần trung tâm sâu và phần rìa cao.<44><48> Mặt xa cao hơn mặt gần trung bình khoảng 1,9 km.
Xem thêm: Đề Xuất 10/2021 # Cách Nhận Biết Sữa Ensure Giả Như Thế Nào?
<41>Liên đoàn Thiên văn Quốc tế khuyến nghị kinh tuyến gốc của hệ tọa độ địa lý Mặt trăng đi qua điểm trung tâm trung bình của mặt gần Mặt trăng.<51><52> Trong hệ tọa độ này, hố va chạm nhỏ bé mang tên Mösting A có tọa độ 3,18°Nam, 5,16°Tây, cùng với một số đặc điểm địa hình khác, được dùng để đối chiếu vị trí vẽ bản đồ.<53><54>
Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng năm 2010 đã phát hiện ra các vách đứt gãy chờm trên bề mặt Mặt trăng, cho thấy rằng Mặt trăng có thể đã co ngót lại trong thời kỳ địa chất gần đây.<55> Các dấu hiệu co ngót tương tự cũng đã được quan sát trên Sao thủy.<56> Một nghiên cứu thực hiện với 12000 bức ảnh chụp được từ tàu quỹ đạo cho thấy biển Lạnh ở gần cực bắc, một bồn địa vốn được cho là đã ngừng tiến hóa về mặt địa chất giống như các biển Mặt trăng khác, đang nứt và dịch chuyển.<57> Mặt trăng không có các mảng kiến tạo<41> cho nên hoạt động địa chất ở đây chỉ là sự hình thành các vết nứt chủ yếu do sự co ngót của toàn Mặt trăng khi nó nguội dần<58> và một phần do lực thủy triều.<58>
Biển và vùng cao
Các vùng trên bề mặt Mặt trăng có màu sẫm và tương đối bằng phẳng như những đồng bằng, không có đặc điểm địa hình nổi bật, đủ lớn để có thể nhìn thấy bằng mắt thường từ Trái đất, được gọi là các biển Mặt trăng vì trước đây đã có giả định rằng những vùng này có nước.<61>tr.19-20<5>tr.310 Giả thuyết được chấp nhận hiện tại cho rằng các vùng này từng là bồn địa chứa dung nham cổ, nay đã nguội lạnh thành bazan tối màu.<5>tr.312 Bazan trên Mặt trăng có thành phần tương tự lớp vỏ bên dưới đại dương Trái đất hoặc dung nham phun trào từ núi lửa Trái đất<5>tr.312 nhưng rất thiếu khoáng chất.<41> Các dòng dung nham đã phun trào ra bề mặt và chảy vào các hố va chạm lớn trong thời đầu lịch sử Mặt trăng.<5>tr.312 Biển che phủ 17% diện tích Mặt trăng và hầu hết nằm ở mặt gần,<5>tr.312 biển ở mặt xa chỉ chiếm khoảng 1% bề mặt.<62>
Một số biển ở mặt gần chứa các vòm núi lửa mà có thể hình thành từ magma có độ nhớt cao hơn đáng kể.<63> Bản đồ hóa địa chất Mặt trăng, đo bởi phổ kế gamma của vệ tinh Lunar Prospector, cho thấy mặt gần Mặt trăng có nồng độ cao hơn các nguyên tố hóa học có khả năng sinh nhiệt nằm bên dưới lớp vỏ, gợi ý về khả năng vùng nằm dưới lớp vỏ này đã từng nóng hơn và dễ phun trào dung nham hơn, giải thích cho việc mặt gần có nhiều biển hơn.<43><64> Đa số bazan hình thành nên các biển nhỏ nằm xen kẽ giữa các vùng cao đã phun trào trong kỷ Mưa, 3,2–3,8 tỷ năm trước, còn riêng ở biển Mưa và Đại dương Bão, hoạt động phun trào đã kéo dài từ 4,2 đến khoảng 1 tỷ năm trước.<43> Theo một nghiên cứu định tuổi bằng phương pháp đếm hố va chạm ở vùng Đại dương Bão thì lần cuối cùng dung nham trào lên bề mặt là cách đây 1,2 tỷ năm.<65> Năm 2006, một nghiên cứu đã phát hiện hố va chạm Ina trong biển Hồ Hạnh Phúc có những đặc điểm trẻ với tuổi chỉ khoảng 10 triệu năm.<66> Các trận động đất cùng hiện tượng thoát khí ra bề mặt cho thấy một số hoạt động địa chất của Mặt trăng vẫn tiếp tục.<66> Một nghiên cứu năm 2014 sử dụng ảnh chụp của Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng đã chỉ ra những vùng có tuổi ít hơn 100 triệu năm.<67> Có khả năng lớp phủ của Mặt trăng nóng hơn đã biết, ít nhất là ở mặt gần, tại những nơi có nhiều nguyên tố phóng xạ sinh nhiệt bên dưới lớp vỏ.<68><67> Ở bồn địa Đông Phương, hoạt động núi lửa kéo dài chứng tỏ lớp phủ bên dưới vùng này ban đầu nóng và/hoặc có nhiều nguyên tố sinh nhiệt.<69>
Các khu vực có màu sáng hơn trên Mặt trăng được gọi là các vùng cao bởi chúng có độ cao lớn hơn hầu hết biển Mặt trăng.<41> Vùng cao có thành phần chủ yếu là plagiocla tích lũy từ đại dương dung nham cổ của Mặt trăng, do nhẹ hơn nên nổi lên cao từ rất sớm cách đây đến 4,4 tỷ năm.<41><5>tr.311 Do hình thành sớm nên vùng cao có một quãng thời gian dài hứng chịu sự bắn phá từ những mảnh vụn vũ trụ, dẫn đến mật độ cực cao hố va chạm.<5>tr.311 Khác với Trái đất, không có ngọn núi lớn nào trên Mặt trăng được cho là hình thành bởi sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo.<5>tr.310<41> Tổng diện tích vùng cao chiếm 83% bề mặt Mặt trăng.<5>tr.311
Việc mặt gần có nhiều biển trong khi mặt xa có nhiều núi có thể được giải thích bởi một vụ va chạm ở tốc độ thấp giữa Mặt trăng với một vệ tinh tự nhiên thứ hai của Trái đất, chừng vài chục triệu năm sau khi hệ Trái đất và Mặt trăng hình thành.<37>
Khi những tiểu hành tinh và sao chổi va chạm với bề mặt Mặt trăng, các hố va chạm hình thành và bề mặt chịu tác động đáng kể.<70> Theo ước tính chỉ riêng mặt gần của Mặt trăng đã có khoảng 300.000 hố rộng hơn 1 km.<61>tr.13 Niên đại địa chất Mặt trăng căn cứ vào những sự kiện va chạm nổi bật nhất ở bồn địa Mật Hoa, Mưa, Đông Phương<60>tr.123 và đại diện bởi tuổi của hố va chạm Copernicus và Eratosthenes.<60>tr.249 Đây là những cấu trúc để lại các dấu hiệu địa tầng học qua các ảnh chụp, chẳng hạn như mảnh văng từ hố Eratosthenes nằm trên nền biển xung quanh còn vật liệu bắn ra từ Copernicus lại chồng lên Eratosthenes.<60>tr.249 Việc không có khí quyển, thời tiết và những quá trình địa chất gần đây đã giúp cho đa số hố giữ nguyên trạng từ lúc hình thành.<5>tr.303,<1> Chỉ có ít cấu trúc địa chất trên Mặt trăng được định tuổi chính xác bằng phương pháp đo đặc trưng đồng vị,<60>tr.168-169,177-178,212 các khu vực còn lại được so sánh tuổi với các cấu trúc này bằng phương pháp khác như đếm số hố va chạm.<60>tr.135 Nếu giả định rằng các hố va chạm xuất hiện dần theo thời gian với tốc độ nhất định thì việc đếm số hố trên mỗi đơn vị diện tích rồi so sánh giữa các khu vực khác nhau có thể giúp so sánh tuổi giữa chúng.<60>tr.129
Các hố va chạm trên Mặt trăng đều có hình tròn do tốc độ cao của các mảnh vụn vũ trụ khi va chạm sẽ tạo ra hiệu ứng giống các vụ nổ, tác động đều ra mọi hướng xung quanh.<5>tr.315 Khi mảnh va chạm lao xuống bề mặt, nó thâm nhập tới độ sâu khoảng 2 đến 3 lần đường kính mảnh va chạm, tạo ra sóng xung kích và nhiệt làm nứt tầng đá nền bên dưới và bốc hơi lớp silicat bề mặt.<5>tr.316 Lớp đất bị bốc hơi giãn nở nhanh, tạo ra vụ nổ như bom hạt nhân, khoét một hố trên bề mặt có đường kính khoảng 10 đến 15 lần đường kính mảnh va chạm và đẩy vật liệu ra rìa, tạo nên vành tròn ngoài dâng cao.<5>tr.316 Sóng xung kích trong lớp vỏ phản hồi lại làm dâng đất đá trong hố, khiến đáy hố trở nên phẳng và đôi khi nhô lên ở giữa.<5>tr.316 Các vụ lở đất ở gần vành tạo nên cấu trúc dốc dạng bậc thang.<5>tr.316 Những mảnh vật liệu bị văng lên cao do vụ nổ sau đó rơi xuống một vùng có đường kính cỡ gấp đôi đường kính hố va chạm.<5>tr.316 Các mảnh to và bay nhanh rơi cách xa hố và thường tạo ra thêm hố nhỏ.<5>tr.316
Phủ bên trên bề mặt Mặt trăng là lớp đất mặt gồm đá bị tán vụn có nguồn gốc từ va chạm.<5>tr.314 Cứ sau mỗi sự kiện va chạm thì chúng lại vỡ vụn thành những mảnh nhỏ hơn.<5>tr.314 Đất Mặt trăng có thành phần chiếm gần nửa là silica và các thành phần khác là một số oxit kim loại.<38><71> Lớp đất mặt của những bề mặt cổ tại vùng cao nhìn chung dày hơn, trung bình khoảng 10-15 mét; trong khi tại các bề mặt trẻ ở biển, đất mặt chỉ dày 4-5 mét.<72>tr.88,93,286 Bên dưới lớp đất mặt tán mịn là lớp các mảnh vỡ lớn văng ra từ các vụ va chạm và đá móng nứt gãy dày từ vài đến vài chục kilomet.<72>tr.92-93 Bản thân lớp đất mặt cũng thường được phân làm hai địa tầng: tầng trên nằm ngay bề mặt, dày cỡ vài đến vài chục xăngtimét và chứa các hạt đã được trộn đều; tầng dưới có các lớp khác nhau chưa được trộn lẫn, hình thành từ các sự kiện va chạm trong quá khứ.<72>tr.337
Trong ba tỷ năm qua, tốc độ sản sinh hố là một hố đường kính 1 km mỗi 200 nghìn năm, một hố đường kính 10 km mỗi vài triệu năm, và một đến hai hố đường kính 100 km mỗi tỷ năm.<5>tr.319 Tốc độ sản sinh hố cao hơn gấp nhiều lần trước thời điểm cách đây gần 4 tỷ năm.<5>tr.319 Tuổi của đá nóng chảy do va chạm thu thập từ các hố va chạm trong chương trình Apollo gợi ý về sự kiện biến cố mặt trăng diễn ra khoảng 3,9 tỉ năm trước, với sự xuất hiện nhiều bất thường các tiểu hành tinh va chạm với các thiên thể ở vòng trong của Hệ mặt trời,<73> mặc dù có nghi vấn về giả thuyết này.<74>
Việc so sánh những hình ảnh do Tàu quỹ đạo Trinh sát Mặt trăng chụp cho thấy tốc độ sản sinh hố hiện tại nhanh hơn đáng kể ước tính trước đây, đặc biệt là với các hố nhỏ có kích cỡ trên chục mét.<75> Khi va chạm xảy ra, những mảnh vật liệu nóng chảy hoặc bốc hơi văng ra ngoại biên với góc nhỏ và tốc độ rất cao.<75>tr.216-217 Cơ chế này khuấy động hai xăngtimét lớp đất mặt trên cùng ở thang thời gian 81.000 năm,<↓ 4> nhanh hơn một trăm lần so với các mô hình lý thuyết trước đây.<75>
Các vụ va chạm lớn nhỏ gây xói mòn khiến núi non trên Mặt trăng đều có bề mặt nhẵn trơn và độ cao thấp, giống những núi cổ nhất trên Trái đất.<5>tr.311
