Tuy vô hại và vô hình khi nhìn bằng mắt thường, mỗi tháng Trái đất đều đi qua đuôi Mặt trăng một lần vào thời điểm trăng non.
Vì sao Mặt trăng có đuôi?
Do thiếu bầu khí quyển dày bảo vệ, Mặt trăng thường xuyên bị tấn công. Kết quả của nghiên cứu được công bố ngày 3/3 trên tạp chí Journal of Geophysical Research: Planets cho thấy khi thiên thạch từ ngoài vũ trụ lao xuống bề mặt của Mặt trăng, hàng triệu nguyên tử natri trong đất bắn ra ngoài không gian.
Các hạt photon từ Mặt trời va chạm với nguyên tử natri của Mặt trăng, đẩy chúng ra xa khỏi Mặt trời, có thể tiến gần đến Trái đất. Điều này tạo nên một vệt dài xuôi dòng theo Mặt trăng và nhìn giống đuôi của sao Chổi.
Khi trăng non xuất hiện, lực hấp dẫn từ Trái đất sẽ kéo dòng natri ở đuôi Mặt trăng thành chùm tia hẹp bao quanh bầu khí quyển của Trái đất và phun cả ra phía sau.
Như vậy, mỗi tháng Trái đất sẽ đi qua chiếc đuôi Mặt trăng một lần vào thời điểm trăng non. Các nhà khoa học có cơ hội chứng kiến và tìm kiếm lời giải thích cho hiện tượng đuôi vật chất chiếu xạ này.
Khi được hỏi liệu khám phá về đuôi Mặt trăng có thể ứng dụng trong thực tế hay không, Jeffrey Baumrardner, tác giả chính của bài nghiên cứu thẳng thắn phủ nhận.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu rất hứng thú với việc tìm hiểu về đuôi Mặt trăng vì nó đã xuất hiện trong tầm ngắm của loài người trong thời gian dài nhưng giờ đây mới được hiểu cụ thể.
Đuôi Mặt trăng là vô hại và vô hình khi quan sát bằng mắt thường. Tuy nhiên, trong những ngày trăng non, dải tia hẹp này có thể được nhìn thấy nhờ kính thiên văn công suất cao. Loại kính này có khả năng phát hiện vệt ánh sáng màu cam mờ nhạt của nguyên tử natri trên bầu trời.
Các tác giả của bài nghiên cứu mô tả sau ngày trăng non, chùm tia này xuất hiện như đốm sáng mờ, nằm ở phía ngược với Mặt trời, có đường kính gấp 5 lần đường kính của trăng tròn nhưng mờ hơn 50 lần so với hình ảnh mắt người có thể nhìn thấy.
Nhận biết độ sáng của đuôi
Các nhà khoa học phát hiện Mặt trăng có đuôi giống sao chổi vào cuối những năm 1990. Dù chúng luôn xuất hiện cùng một thời điểm trong chu kỳ của Mặt trăng, độ sáng của chùm tia thay đổi liên tục.
Vào tháng 11/1998, khi mưa sao băng Leonids đạt cực đại, đuôi natri sáng trên bầu trời trong ba đêm liên tiếp. Chùm tia này xuất hiện ở phần Trái đất không được Mặt trời chiếu sáng, tỏa rõ khi trăng non xuất hiện nhưng dần dần mờ đi.
Đuôi Mặt trăng được phát hiện từ Đài quan sát McDonald, Fort Davis, bang Texas, Mỹ. Sau khi nghiên cứu bổ sung và mô phỏng vệt sáng, các nhà nghiên cứu kết luận đuôi natri này kéo dài ít nhất 800.000 km tính từ Mặt trăng.
Đến năm 2015, các nhà khoa học tại Trung tâm Thám hiểm Môi trường và Khí quyển Mặt trăng (LADEE) thuộc Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) phát hiện đuôi Mặt trăng nhờ quan sát trong bảy tháng từ năm 2013 đến 2014. Nhóm cho rằng đây là đuôi Mặt trăng thứ hai được nhìn thấy, sau đuôi Mặt trăng lần đầu tiên xuất hiện vào năm 1998.
Nhóm nghiên cứu đã đặt quang phổ kế tại vùng tối của Mặt trăng, hướng ra xa khỏi Mặt trời. Máy quang phổ hoạt động nhờ việc thu nạp và phân tích bước sóng ánh sáng mà vật chất phát ra hoặc phản xạ.
Ở vị trí này, thiết bị thu được nguyên tử natri. Những hạt bụi này quá nhỏ, trải rộng nên khó nhìn thấy từ Trái đất. Tuy nhiên, chưa ai có thể nắm bắt chu kỳ phát sáng của đuôi Mặt trăng.
Luke Moore, nhà khoa học cấp cao tại Trường Đại học Boston, đồng tác giả bài nghiên cứu trên tạp chí Journal of Geophysical Research: Planets cho biết: Đuôi Mặt trăng vào tháng 11/1998 trở nên rõ nét hơn sau trận mưa sao băng Leonids.
Các nhà khoa học cũng nhìn thấy đuôi Mặt trăng trong những lần trăng non khác nhưng không đi kèm với mưa sao băng nên ánh sáng của nó mờ hơn. Do đó, chúng tôi đặt ra giả thuyết rằng mưa sao băng đã tác động lên đuôi Mặt trăng. Chúng có thể tách từ Mặt trăng lượng natri đủ lớn làm nhiên liệu chiếu sáng.
Để tìm lời giải đáp, nhóm nghiên cứu từ Trường ĐH Boston đã sử dụng máy ảnh thiên văn, có thể phân tích bước sóng ánh sáng từ các nguyên tử để chụp toàn cảnh bầu trời.
Kết quả thu về 21.000 bức ảnh của Mặt trăng từ năm 2006 đến 2019. Ban đầu máy ảnh này dùng để phát hiện cực quang nhưng nhờ một bộ lọc được trang bị thêm, chúng có thể quan sát natri trong bầu khí quyển của Trái đất.
Từ nghiên cứu, các nhà khoa học nhận thấy sự xuất hiện của đuôi Mặt trăng có thể dự đoán được. Họ kết luận đuôi Mặt trăng xuất hiện sáng hơn khi Mặt trăng nằm gần Trái đất nhất.
Đuôi Mặt trăng sáng hơn nhiều trong những đợt mưa sao băng diễn ra lẻ tẻ, không thường xuyên. Những đợt mưa sao băng diễn ra hàng năm hoặc lặp lại sau nhiều năm như mưa sao băng Leonids cũng khiến chiếc đuôi sáng hơn nhưng không mạnh bằng.
Lý giải điều này, các tác giả bài nghiên cứu cho rằng các thiên thạch lẻ tẻ lao đến Mặt trăng với tốc độ nhanh hơn, lớn hơn và mang nhiều năng lượng hơn so với các thiên thạch trong những trận mưa sao băng có thể dự đoán được như mưa sao băng Leonids.
Thiên thạch đâm vào Mặt trăng với lực càng mạnh sẽ càng đẩy lượng lớn nguyên tử natri ra ngoài không gian. Lượng natri này kết hợp với các hạt photon từ Mặt trời sẽ đẩy chúng sát về phía Trái đất.
James O"Donoghue, nhà Khoa học Hành tinh làm việc tại Cơ quan Thám hiểm Hàng không vũ trụ Nhật Bản đánh giá nếu một tiểu hành tinh đâm thẳng vào Mặt trăng với một lực đủ lớn, nó thậm chí có thể tạo ra đuôi Mặt trăng sáng đến mức bất kỳ ai trên Trái đất cũng có thể quan sát bằng mắt thường.
Nếu được nhìn thấy bằng mắt thường, đuôi Mặt trăng sẽ giống dải sáng mờ, có kích thước tương đương với các ngôi sao nằm ở vành đai của chòm sao Thợ Săn (Orion).
