Nhìn lên bầu trời quang đãng, mắt người luôn thấy đĩa sáng của Mặt Trời và Mặt Trăng gần như tương đồng hoàn hảo về kích thước. Giới khoa học thường nhắc tới tỷ lệ trùng khớp kỳ lạ: đường kính của Mặt Trời gấp khoảng 400 lần Mặt Trăng, và khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trời cũng gấp khoảng 400 lần khoảng cách tới Mặt Trăng.
Thế nhưng, điểm cốt lõi của hiện tượng này lại nằm ở một sự thật gây sửng sốt: Mặt Trăng có kích thước to lớn một cách bất thường, lớn tới mức trong suốt bốn tỷ năm kể từ khi hình thành, nó có thể dễ dàng che phủ hoàn toàn Mặt Trời.
Xét trên quy mô và khối lượng của Trái Đất, lực hấp dẫn của một hành tinh đất đá thông thường không thể nào bắt giữ được một thiên thể đồ sộ như Mặt Trăng. Việc sở hữu một vệ tinh cỡ trung bình như Titania của Sao Thiên Vương với đường kính 1.500 km đã là điều hiếm thấy.
Những khối đá dạng tiểu hành tinh như Phobos hay Deimos của Sao Hỏa mới là cấu hình tiêu chuẩn cho các hành tinh kiểu Trái Đất. Nếu đặt Phobos vào quỹ đạo hiện tại của Mặt Trăng, đường kính biểu kiến của nó chỉ bằng 1/160 Mặt Trời. Khi đó, nó chỉ tạo ra một chấm đen li ti trôi qua đĩa sáng Mặt Trời, một hiện tượng đi qua đĩa thiên thể chứ không thể gọi là nhật thực.
Ngay trên Sao Hỏa, đường kính góc của Mặt Trời chỉ bằng 65,63% so với khi nhìn từ Trái Đất, kết hợp với cự ly cực gần 6.000 km, Phobos cũng chỉ che khuất được vỏn vẹn 15% diện tích Mặt Trời.
Tầm vóc của Mặt Trăng không chỉ áp đảo khi so sánh riêng với Trái Đất, mà còn thuộc hàng khổng lồ trong toàn bộ gia tộc vệ tinh của Hệ Mặt Trời. Nhà khoa học hành tinh Alan Stern, nhân vật từng được tạp chí Nature vinh danh trong top mười nhân vật của năm 2015, từng đưa ra định nghĩa về "vệ tinh cấp hành tinh" để chỉ bảy vệ tinh tự nhiên lớn nhất. Bảy thiên thể này đều lớn hơn các hành tinh lùn, mang khối lượng tiệm cận cấp hành tinh và có cấu trúc phân tầng tương tự các hành tinh đất đá.
Sức mạnh của nhóm dẫn đầu này tạo ra sự chênh lệch áp đảo: tổng khối lượng của toàn bộ các vệ tinh trong Hệ Mặt Trời xếp sau vị trí thứ bảy là Triton chỉ bằng 79,5% khối lượng của Triton. Thế nhưng, Triton vẫn chỉ là kẻ tí hon trước Mặt Trăng khi khối lượng Mặt Trăng lớn gấp 3,434 lần Triton.
Thậm chí Titania, vệ tinh lớn nhất của Sao Thiên Vương, còn có khối lượng kém Triton tới 6,29 lần. Đặt vào tương quan này, việc Mặt Trăng làm vệ tinh cho Trái Đất hay kể cả Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương đều là sự lãng phí tầm vóc, chỉ khi đặt cạnh Sao Mộc hay Sao Thổ mới tương xứng với quy mô thực sự của nó.
Thống kê thiên văn cho thấy Mặt Trăng chiếm tới 11,5% tổng khối lượng của tất cả vệ tinh trong Hệ Mặt Trời, đứng ở vị trí thứ năm. Ganymede, vệ tinh lớn nhất Hệ Mặt Trời thuộc Sao Mộc, có thể tích gấp 3,45 lần Mặt Trăng nhưng khối lượng chỉ gấp đúng 2 lần. Bí mật nằm ở mật độ vật chất: Mặt Trăng đạt mật độ trung bình 3,34 g/cm³, chỉ đứng sau Io (3,528 g/cm³) và gần bằng Sao Hỏa (3,93 g/cm³).
Nhờ mật độ nén đặc đó, gia tốc trọng trường của Mặt Trăng đạt 1,62 m/s², vượt trội hơn mức 1,35 m/s² của Titan thuộc Sao Thổ dẫu cho Titan có khối lượng gấp 1,8 lần Mặt Trăng.
Phần lớn các vệ tinh vừa và nhỏ khác chỉ có mật độ 1,2 - 1,3 g/cm³ với 75% - 80% là băng đá. Nếu bị đưa vào quỹ đạo Trái Đất - Mặt Trăng, lượng băng này sẽ bốc hơi toàn bộ, khiến chúng thậm chí không thể duy trì nổi trạng thái cân bằng thủy tĩnh.
Kích thước vượt trội đã giúp Mặt Trăng ung dung che chắn Mặt Trời trong suốt hàng tỷ năm. Ngay cả khi Mặt Trăng nằm tại điểm cận địa và Trái Đất ở điểm cận nhật - thời điểm đĩa sáng Mặt Trời đạt kích thước biểu kiến cực đại - Mặt Trăng vẫn thừa sức che phủ trọn vẹn.
Tuy nhiên, bức tranh thiên văn này đang thay đổi dưới tác động của thời gian. Những đường vân sinh trưởng trên hóa thạch ốc anh vũ cổ đại đã cung cấp bằng chứng địa chất chuẩn xác về khoảng cách quỹ đạo: kỷ Ordovic cách đây 480 triệu năm ghi nhận 9 đường vân ứng với một tháng chỉ có 9 ngày; kỷ Than đá cách đây 350 triệu năm có 15 đường vân; kỷ Jura cách đây 200 triệu năm có 18 đường vân; kỷ Phấn trắng cách đây 145 triệu năm có 22 đường vân; và đại Tân sinh cách đây 65 triệu năm chạm mốc 26 đường vân. Dữ liệu này chứng minh Mặt Trăng đang liên tục trôi xa dần khỏi Trái Đất.
Hiện tại, khi Mặt Trăng di chuyển tới điểm viễn địa ở cự ly 407.000 km, nó đã không thể che kín hoàn toàn Mặt Trời, tạo ra hiện tượng nhật thực hình khuyên. Loài người hiện may mắn sống ở điểm giao thoa tới hạn khi kích thước biểu kiến của hai thiên thể còn cân bằng.
Giới thiên văn học dự báo nhanh nhất khoảng 600 triệu năm nữa, khi Mặt Trăng tiếp tục dời xa quỹ đạo, nhật thực toàn phần - hiện tượng kỳ vĩ bậc nhất Hệ Mặt Trời - sẽ chính thức biến mất vĩnh viễn khỏi tầm mắt của Trái Đất.
Đức Khương
