Bề mặt Mặt Trăng được bao phủ bởi các hố va chạm, từ các hố nhỏ li ti đến các hố lớn có đường kính hơn 1.000 km. Những hố va chạm này chủ yếu hình thành trong thời kỳ Bắn phá Tổng lực Muộn khoảng 4 tỷ năm trước, khi Hệ Mặt Trời trải qua thời kỳ va chạm dữ dội giữa các tiểu hành tinh và sao chổi.
Không giống như Trái Đất có các hoạt động phong hóa, xói mòn và kiến tạo liên tục định hình lại bề mặt, Mặt Trăng không có bầu khí quyển hay các hoạt động địa chất đáng kể.
Vì thế, các hố va chạm này vẫn được bảo tồn trong hàng tỷ năm và đóng vai trò quan trọng trong việc lưu giữ lịch sử hình thành và tiến hóa của Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Trong quá trình hình thành các hố va chạm, một lượng lớn vật chất từ Mặt Trăng bị bắn ra ngoài không gian, đạt đến vận tốc khiến chúng thoát khỏi Mặt Trăng và bay đến Trái Đất.
Nghiên cứu những tảng đá này giúp chúng ta hiểu được cách vật chất di chuyển giữa hai thiên thể.
Một nhóm các nhà nghiên cứu do Nghiên cứu sinh Jose Daniel Castro-Cisneros ở Trường Đại học Arizona, Mỹ, phụ trách đã sử dụng các mô hình máy tính tiên tiến hơn các mô hình nghiên cứu trước đây để theo dõi cách mảnh vỡ Mặt Trăng tiếp cận Trái Đất.
Họ đã đi sâu tìm hiểu các điều kiện ban đầu trong thời gian dài hơn để ước tính chính xác lượng vật chất Mặt Trăng rơi xuống Trái Đất và thí nghiệm xem chúng có góp phần tạo nên các vật thể bay ở gần Trái Đất hay không.
Họ cũng đặt mục tiêu nghiên cứu quỹ đạo các mảnh vỡ Mặt Trăng để ghép lại mốc thời gian tác động của Trái Đất cũng như ảnh hưởng của những tác động này đến địa chất và sự sống trên hành tinh chúng ta.
Nhóm nghiên cứu cũng đặt ra giả thuyết rằng các vật thể quay quanh Trái Đất, ví dụ như thiên thể Kamo'oalewa có đường kính từ 36 đến 100 mét, có thể là một phần của Mặt Trăng.
Không giống như các nghiên cứu trước đó sử dụng các pha riêng biệt, nhóm nghiên cứu ở Trường Đại học Arizona đồng thời mô hình hóa. Họ ghi lại dữ liệu cứ 5 năm một lần và các sự kiện va chạm được định nghĩa là vật chất phóng ra ở độ cao 100 km so với bề mặt Trái Đất, cung cấp bức tranh toàn diện hơn về cách vật chất di chuyển từ Mặt Trăng đến Trái Đất.
Nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng sau các vụ va chạm trên Mặt Trăng, Trái Đất thu nhận khoảng 22,6% vật chất bị đẩy ra trong hơn 100.000 năm, với một nửa trong số các vụ va chạm này xảy ra trong vòng 10.000 năm đầu tiên.
Tỷ lệ va chạm tuân theo phân phối lũy thừa theo thời gian, không phụ thuộc vào số lượng ban đầu của các mảnh vỡ đó.
Vật liệu phóng ra từ phía sau của Mặt Trăng có xác suất va chạm với Trái Đất cao nhất, còn những mảnh bắn ra từ phía trước tạo ra xác suất thấp nhất. Khi va vào Trái Đất, các vật thể phóng ra từ Mặt Trăng di chuyển với tốc độ 11,0-13,1 km/giây và chủ yếu va chạm gần đường xích đạo (với ít hơn 24% va chạm ở hai cực).
Những va chạm này phân bố gần như đối xứng giữa thời gian ban ngày và ban đêm, đạt đỉnh vào khoảng 6 giờ sáng và 6 giờ chiều.
Nghiên cứu này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về quá trình trao đổi vật chất giữa Mặt Trăng và Trái Đất, cho thấy gần một phần tư vật liệu phóng ra từ vụ va chạm trên Mặt Trăng đã bay đến Trái Đất và một nửa trong số đó xảy ra trong vòng chỉ 10.000 năm.
Những phát hiện về tần suất va chạm và tầm quan trọng của địa điểm những mảnh vỡ này thoát ra từ Mặt Trăng chưa từng được các mô hình nghiên cứu trước đây phát hiện.
Nghiên cứu mới giúp chúng ta hiểu rõ hơn về lịch sử va chạm của hệ thống Trái Đất - Mặt Trăng đồng thời củng cố giả thuyết về nguồn gốc từ Mặt Trăng của các vật thể quay quanh Trái Đất như Kamo'oalewa.
