Kể từ khi hình thành, các vụ va chạm với tiểu hành tinh được xem là lực tác động bên ngoài chủ yếu định hình bề mặt Mặt Trăng, tạo ra vô số miệng hố và các lưu vực va chạm khổng lồ. Tuy nhiên, mức độ những sự kiện này ảnh hưởng đến phần bên trong của Mặt Trăng vẫn là câu hỏi chưa có lời giải rõ ràng.

Để tìm hiểu, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Hengci Tian tại Chinese Academy of Sciences dẫn đầu đã phân tích các mẫu bazan Mặt Trăng được thu thập từ lưu vực South Pole–Aitken Basin — một trong những cấu trúc va chạm lớn nhất trong Solar System. Kết quả cho thấy các mẫu đá này chứa các đồng vị kali “nặng” bất thường so với tất cả các mẫu bazan Mặt Trăng từng được nghiên cứu trước đó từ các sứ mệnh Apollo program cũng như từ các thiên thạch Mặt Trăng.

Các nhà khoa học tập trung nghiên cứu kali vì đây là nguyên tố có độ bay hơi trung bình, dễ bốc hơi ở nhiệt độ cực cao phát sinh trong những vụ va chạm lớn. Khi xảy ra quá trình bốc hơi, sự phân đoạn đồng vị có thể làm thay đổi tỷ lệ các đồng vị kali khác nhau. Do đó, thành phần đồng vị kali có thể lưu giữ “dấu vết” về nhiệt độ, áp suất và vật chất tham gia trong vụ va chạm, đồng thời giúp tái dựng quy mô và lịch sử nhiệt của sự kiện cũng như cách nó biến đổi lớp vỏ và lớp phủ Mặt Trăng.

Nghiên cứu công bố trên Proceedings of the National Academy of Sciences cho thấy giá trị đồng vị δ41K trong các mẫu Chang’e-6 cao hơn trung bình khoảng 0,16‰ so với bazan Mặt Trăng từ Apollo — vốn được xem là đại diện cho lớp phủ Mặt Trăng và thành phần silicat tổng thể của thiên thể này.

Để lý giải hiện tượng bất thường, nhóm nghiên cứu đã xem xét ba khả năng khác gồm bức xạ tia vũ trụ kéo dài, quá trình phân dị magma và sự nhiễm bẩn từ thiên thạch. Tuy nhiên, các phân tích cho thấy những yếu tố này chỉ gây tác động rất nhỏ và không đủ để giải thích sự gia tăng đồng vị kali nặng quan sát được.

Thay vào đó, kết quả ủng hộ giả thuyết rằng vụ va chạm khổng lồ hình thành lưu vực South Pole–Aitken đã khiến Mặt Trăng mất đi lượng lớn các nguyên tố bay hơi, đặc biệt là kali. Sự suy giảm này có thể làm giảm quá trình hình thành magma và hoạt động núi lửa ở phía xa của Mặt Trăng. Điều đó giúp giải thích vì sao từ lâu các nhà khoa học quan sát thấy sự khác biệt rõ rệt về mức độ núi lửa giữa mặt gần và mặt khuất của thiên thể này.

Phát hiện mới không chỉ cung cấp cái nhìn sâu hơn về lịch sử va chạm dữ dội của Mặt Trăng mà còn góp phần làm sáng tỏ quá trình tiến hóa địa chất của các hành tinh đá trong Hệ Mặt Trời.