Sau khi khai thác thành công những nguồn tài nguyên trên bề mặt Mặt Trăng, ta đương nhiên sẽ nghiên cứu những gì còn ẩn giấu bên dưới. Cũng như việc bất ngờ đào được dầu mỏ trên Trái Đất, việc tìm ra bí mật bên dưới có thể sẽ làm biến đổi hoàn toàn bối cảnh kinh tế. Nhưng trong lòng Mặt Trăng liệu có những gì? Để giải đáp thắc mắc này, ta phải xem xét câu hỏi: Mặt Trăng đến từ đâu?
Nguồn gốc của Mặt Trăng đã khiến con người trăn trở suốt hàng thiên niên kỷ. Do Mặt Trăng ngự trị màn đêm, nên nó thường bị đánh đồng với bóng tối hoặc sự điên loạn. Từ lunatic (người điên) trong tiếng Anh, bắt nguồn từ từ luna, trong tiếng Latin nghĩa là Mặt Trăng.
Người đi biển thời xưa quan tâm đặc biệt đến mối liên hệ giữa Mặt Trăng, thủy triều và Mặt Trời. Họ rút ra kết luận chính xác rằng đúng là có mối liên quan mật thiết giữa ba điều này với nhau.
Người xưa còn nhận ra một thực tế lạ lùng: chúng ta chỉ thấy một bên của Mặt Trăng mà thôi. Hãy nhớ lại những lần nhìn lên Mặt Trăng, bạn sẽ nhận ra mình luôn nhìn vào một “khuôn mặt” duy nhất.
Isaac Newton là người đã đưa các mảnh ghép về đúng vị trí. Ông đã tính toán được thủy triều xuất hiện là do lực hút của Mặt Trăng và Mặt Trời tác động lên các đại dương trên Trái Đất. Theo lý thuyết của ông, Trái Đất cũng tạo hiệu ứng thủy triều lên Mặt Trăng. Do Mặt Trăng chỉ toàn đá, không có biển, nên nó bị Trái Đất “bóp” cho hơi phình ra. Trong quá trình quay quanh Trái Đất, Mặt Trăng có thời từng lắc lư quanh quỹ đạo của chính nó. Về sau, sự lắc lư giảm dần, cho đến khi sự tự quay của Mặt Trăng bị “khóa” với Trái Đất, khiến một mặt của nó luôn hướng về phía chúng ta. Đây là hiện tượng “khóa thủy triều” phổ biến khắp Hệ Mặt Trời. Các vệ tinh của Sao Mộc và Sao Thổ cũng bị “khóa” y như vậy.
Vận dụng định luật Newton, bạn có thể thấy rõ lực thủy triều đang đẩy Mặt Trăng dịch chuyển theo đường xoắn ốc xa dần Trái Đất. Bán kính quỹ đạo Mặt Trăng mỗi năm tăng thêm khoảng bốn xentimét. Tác động rất nhỏ này có thể đo lường bằng cách bắn tia laser lên Mặt Trăng – các phi hành gia đã để lại một mặt gương trên đó để thực hiện thí nghiệm này – rồi tính toán xem các tia này mất bao lâu để dội về Trái Đất. Thời gian cả đi lẫn về của chúng hiện khoảng hai giây, nhưng con số này đang tăng dần. Vì Mặt Trăng đang di chuyển ra xa, nên nếu “quay ngược cuộn băng”, ta có thể ước tính quỹ đạo quá khứ của nó.
Một phép tính nhanh cho thấy Mặt Trăng tách khỏi Trái Đất từ hàng tỷ năm trước. Và các bằng chứng hiện đại chỉ ra rằng cách đây 4,5 tỷ năm, không lâu sau khi hình thành, Trái Đất va chạm với một tiểu hành tinh cỡ lớn là Theia, có kích thước tương đương Sao Hỏa. Theo mô phỏng trên máy tính cho ta cái nhìn rõ nét về vụ va chạm này, một mảnh Trái Đất khổng lồ bị văng ra và bắn vào không gian. Nhưng do tiểu hành tinh chỉ bay sượt qua chứ không đâm thẳng chính diện nên phần lớn lõi sắt bên trong Trái Đất vẫn còn. Kết quả là, tuy Mặt Trăng cũng có sắt, nhưng nó không có từ trường mạnh do thiếu lõi sắt nóng chảy.
Sau cú va chạm, Trái Đất trông giống như nhân vật Pac-Man trong trò chơi điện tử: tròn và khuyết mất một mẩu. Nhưng do bản chất hấp dẫn của trọng lực, cả Mặt Trăng lẫn Trái Đất đều khôi phục trở lại dạng hình cầu.
Bằng chứng về giả thuyết va chạm này được củng cố nhờ 382 kg đá do các phi hành gia mang về từ chuyến đi lịch sử lên Mặt Trăng. Các nhà thiên văn nhận thấy Mặt Trăng và Trái Đất có thành phần hóa chất gần như giống hệt nhau, đều gồm silicon, oxy và sắtTrong khi đó, phân tích ngẫu nhiên cho thấy đá lấy từ vành đai tiểu hành tinh có thành phần khá khác biệt với đá trên Trái Đất.
Tôi từng có dịp tiếp cận đá Mặt Trăng khi còn là sinh viên cao học ngành vật lý lý thuyết tại Phòng thí nghiệm Bức xạ Berkeley. Khi được quan sát một mẫu đá Mặt Trăng dưới một kính hiển vi có độ phân giải lớn, tôi kinh ngạc với những gì trông thấy. Trên bề mặt đá có những vết lõm nhỏ do các vi thiên thạch va chạm với Mặt Trăng từ hàng tỷ năm trước tạo nên. Sau đó, nhìn kỹ hơn, tôi thấy trong vết lõm có những vết lõm khác nhỏ hơn. Và bên trong vết nhỏ hơn, lại có vết nhỏ hơn nữa. Đá Trái Đất không có hiện tượng “lõm trong lõm”, vì các vi thiên thạch đều bị bốc hơi khi xuyên qua khí quyển. Nhưng chúng có thể chạm đến bề mặt Mặt Trăng bởi trên Mặt Trăng không tồn tại khí quyển. (Như vậy có nghĩa các vi thiên thạch có thể trở thành vấn đề cho các phi hành gia trên Mặt Trăng.)
Do cấu tạo của Mặt Trăng rất giống Trái Đất, nên rất có thể việc khai thác trong lòng Mặt Trăng sẽ chỉ hữu ích khi xây dựng các thành phố trên đó. Sẽ quá tốn kém để mang đá Mặt Trăng về Trái Đất nếu chúng chỉ như những gì Trái Đất đã sẵn có. Nhưng vật liệu Mặt Trăng sẽ cực kỳ có giá trị để xây dựng hạ tầng tại chỗ, gồm nhà cửa, đường sá và đường cao tốc.
