Những mảnh thiên thạch từ khoảng không của vũ trụ rơi vào Trái Đất có chứa sắt từ đó

TPO - Thiên thạch có hình thù giống như đá hoặc sắt cục nhưng lại được định giá rất cao, đôi khi đến cả trăm tỷ đồng. Vậy có cách nào để nhận biết một hòn đá là thiên thạch hay không?

Theo thống kê của Cơ quan Vũ trụ châu Âu ESA, mỗi ngày có khoảng 50 tấn vật chất từ vũ trụ bay xuống Trái đất. Những miếng đá này được gọi là những mảnh thiên thạch.

Thiên thạch sẽ bốc cháy khi tiếp xúc với bầu khí quyển và lúc đó được gọi là sao băng. Nhưng có những trường hợp thiên thạch xuyên qua bầu khí quyển mà không cháy hết và hạ cánh xuống mặt đất.

Do những trường hợp thiên thạch không cháy hết rất hiếm xảy ra, những mảnh thiên thạch còn nguyên vẹn, đặc biệt nếu có kích thước lớn, trở thành mặt hàng có giá trị sưu tầm. Việc chứa đựng những thông tin khoa học quý giá với giới nghiên cứu cũng góp phần khiến chúng trở nên đắt giá.

Trên thế giới đã tìm thấy rất nhiều những nơi mà dấu vế về vụ va chạm thiên thạch để lại. Tính đến giữa năm 2006, trên thế giới đã có khoảng 1050 mẫu thiên thạch từ những vụ va chạm và có khoảng 31000 tài liệu ghi chép về thiên thạch.

Mỗi mảnh thiên thạch đều là độc nhất vô nhị, vì vậy chúng trở thành sản phẩm phù hợp để mang ra đấu giá. Vào năm 2016, nhà đấu giá nổi tiếng Christie's tại London đã mở bán một bộ sưu tập những mảnh thiên thạch có giá trị.

Theo ông James Hyslop, chuyên gia về khoa học và lịch sử tự nhiên của Christie's thì bên cạnh kích thước, giá trị của một mảnh thiên thạch còn phụ thuộc vào xuất xứ, tầm quan trọng của các thông tin khoa học và câu chuyện đằng sau sự phát hiện của chúng.

Có những mẩu thiên thạch được định giá hàng trăm tỷ đồng.

 

Vậy nếu đặt trước mắt bạn một đống đá và sắt cục, bạn có phân biệt được hòn nào là thiên thạch, hòn nào là đá hay sắt tự nhiên không? Thực ra nếu để ý một chút, bạn sẽ thấy thiên thạch có lớp vỏ mỏng và những rãnh không khí rất đặc trưng.

Khi bay vào bầu khí quyền, thiên thạch cọ sát với không khí nên bề mặt bị nóng lên mấy nghìn độ, và chảy thành nước. Sau đó, khi nguội dần, bề mặt nóng chảy này đóng lại thành một lớp vỏ mỏng gọi là lớp vỏ nóng chảy, thường chỉ dày độ 1 mm, màu nâu hoặc nâu đen.

Trong quá trình lớp vỏ này nguội dần, không khí thổi qua bề mặt nó và để lại những vết hằn rõ, gọi là các rãnh không khí, trông giống như vết ngón tay để lại khi ta nắm bột mì. Lớp vỏ nóng chảy và những rãnh không khí là đặc điểm chủ yếu của thiên thạch. Nếu thấy tảng đá hay cục sắt nào có các đặc điểm kể trên, thì có thể khẳng định đó là thiên thạch.

Một số thiên thạch rơi xuống đất lâu ngày, bị mưa nắng phong hóa làm bong mất lớp vỏ cứng. Trường hợp đó, khó nhận ra các rãnh không khí, nhưng đã có cách khác để nhận ra chúng. Thiên thạch đá trông rất giống đá trên trái đất, nhưng với cùng thể tích, bạn sẽ thấy nó nặng hơn nhiều.

Chúng thường chứa một lượng sắt nhất định, có từ tính, dùng nam châm thử là biết ngay. Ngoài ra, quan sát kỹ mặt cắt của thiên thạch đá, bạn sẽ thấy trong đó có rất nhiều hạt tròn nhỏ, đường kính 1-3 mm. 90% thiên thạch đá đều có những hạt tròn nhỏ như vậy.

Thành phần chủ yếu của thiên thạch đá là sắt và niken, trong đó sắt chiếm khoảng 90%, niken 4-8%. Lượng niken trong sắt tự nhiên trên trái đất không nhiều như vậy. Nếu mài nhẵn mặt cắt của thiên thạch sắt rồi dùng axit nitric bôi vào, sẽ xuất hiện những vết rỗ rất đặc biệt, giống như các ô hoa.

Đó là vì thành phần các chất trong thiên thạch sắt phân bố không đều, chỗ nhiều chỗ ít niken. Chỗ chứa nhiều niken khó bị axit ăn mòn và ngược lại, tạo nên các đường vân. Đây cũng là một cách để nhận biết thiên thạch.

1001 thắc mắc: Chim sẻ ăn hạt, vì sao nuôi con bằng sâu?

Phát hiện hoá thạch 200 triệu năm ở Gia Lai: Tây Nguyên từng là biển?

Việt Nam ứng phó ra sao nếu Trung Quốc xả lũ ồ ạt?

Châu Anh (t/h)

"Đá trời" được gọi là thiên thạch khi chúng bay trong vũ trụ, nhưng khi chúng lao vào bầu khí quyển trái đất, người ta gọi chúng là sao băng.
 

Hình minh họa một thiên thạch trong vũ trụ. Ảnh: blogspot.com.

Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) định nghĩa thiên thạch (asteroid) là những khối đá trong vũ trụ có kích thước nhỏ hơn hành tinh (đôi khi người ta gọi chúng là tiểu hành tinh). Một số người gọi chúng là “rác vũ trụ” hay những mảnh còn sót lại trong quá trình hình thành của hệ mặt trời, Space cho biết. Hàng triệu tiểu hành tinh đang bay quanh mặt trời, trong đó khoảng 750.000 viên “cư ngụ” trong vành đai thiên thạch ở giữa quỹ đạo của sao Hỏa và sao Mộc. Chiều rộng của thiên thạch có thể lên tới hàng trăm km. Ceres, thiên thạch được mệnh danh là một hành tinh lùn, có chiều rộng tới 940 km. Thiên thạch không có bầu khí quyển, nhưng nhiều viên có kích thước đủ lớn để tạo ra lực hút. Trên thực tế, một số thiên thạch “sở hữu” một hoặc hai vệ tinh. Đôi khi hai thiên thạch có kích thước tương đương xoay quanh nhau và tạo nên hệ thiên thạch kép. Giới khoa học rất quan tâm tới tiểu hành tinh bởi chúng có thể cung cấp rất nhiều thông tin về quá trình hình thành của Thái Dương Hệ từ khoảng 4,6 tỷ năm trước. Một trong những cách để nghiên cứu tiểu hành tinh là quan sát chúng khi chúng bay tới gần địa cầu. Sao băng (meteor) là thiên thạch hoặc vật thể bốc cháy khi tiếp xúc bầu khí quyển của trái đất. Người ta cũng thường gọi sao băng là sao sa. Nếu thiên thạch không cháy hết, chúng rơi xuống mặt đất và được gọi là “meteorite”. Người ta phân chúng thành hai loại: thiên thạch sắt và thiên thạch đá. Sắt chiếm từ 90% hàm lượng của thiên thạch sắt, còn thiên thạch đá được tạo nên bởi khí oxy, sắt, silicon, magie và nhiều nguyên tố khác. Meteoroid là thuật ngữ tiếng Anh dành cho những sao chổi (comet) hoặc thiên thạch xoay quanh mặt trời. Trên thực tế, giới khoa học chưa đạt được sự đồng thuận về một định nghĩa chung để phân biệt meteoroid với thiên thạch. Họ giải thích một cách đơn giản rằng: Meteoroid nhỏ hơn thiên thạch. Meteoroid và thiên thạch chỉ được gọi là sao băng khi chúng lao vào bầu khí quyển trái đất. Chúng có thể nổ, cháy trong không khí, tạo nên những khối cầu lửa.

Sao chổi là những thiên thể được tạo nên chủ yếu bởi băng. Chúng chứa khí carbon dioxide, metan, nước đóng băng, bụi và các khoáng chất.

Cùng với sự tiến bộ và những khám phá vũ trụ ngày càng sâu rộng, các nhà khoa học nhận ra rằng trái đất luôn phải đối đầu với những nguy cơ tiềm ẩn. Đó là hàng triệu thiên thạch (hay còn gọi là tiểu hành tinh) lơ lửng trong không gian và chỉ cần một vài thiên thạch đường kính từ 1km trở lên lao vào trái đất, ngày tận thế có thể sẽ bắt đầu.

Chính vì vậy, Liên Hợp Quốc đã chọn ngày 30-6 hàng năm là “Ngày quốc tế các thiên thạch”…

1. Tháng 3-1989, một thiên thạch có đường kính hơn 800m lướt ngang quỹ đạo Trái đất và chỉ cách hành tinh của chúng ta 740.000km. Con số xem ra rất lớn nhưng trong không gian, nó chẳng khác gì một quả bóng đặt ngay chấm phạt đền. Thiên thạch này được đặt tên là 4581 Asclepius. 

Nếu 4581 đâm vào Trái đất với tốc độ siêu âm - nghĩa là trên 1.300km/giờ thì do ma sát với bầu khí quyển, nó sẽ cháy mất khoảng 1/3 nhưng vẫn tạo ra một vụ nổ tương đương 200 quả bom khinh khí rồi để lại một cái hố đường kính 16km, sâu 1,6km, phá hủy tất cả mọi vật thể trong bán kính 66km, chưa kể lượng bụi phát ra từ vụ nổ bay vào khí quyển, che lấp mặt trời trong nhiều tháng sẽ khiến nhiệt độ ở một số khu vực hạ thấp, ảnh hưởng trầm trọng đến môi trường và hệ sinh thái. Nếu thiên thạch ấy lao xuống biển, nó sẽ tạo ra những đợt sóng thần khủng khiếp, hàng trăm triệu người sẽ thiệt mạng.

Vì thế, các quốc gia có nền khoa học kỹ thuật tiên tiến đều xem những vụ nổ thiên thạch là tai họa khủng khiếp đối với sự sống trên hành tinh. Cơ quan Hàng không, không gian Mỹ (NASA) chẳng hạn, đến năm 2010, NASA đã xác định được 90% các thiên thạch có đường kính từ 1km trở lên, bay gần quỹ đạo Trái đất. 

Hiện tại, họ vẫn không ngừng tìm kiếm những thiên thạch lớn hơn nhưng ở xa trái đất bởi lẽ không có gì bảo đảm rằng một ngày nào đó, những thiên thạch ấy vì một lý do nào đó, sẽ không thay đổi quỹ đạo bay.

Mô tả một vụ thiên thạch lao vào Trái đất.

Song song với việc tìm kiếm, NASA còn thành lập một dự án mang tên Thử nghiệm chuyển hướng tiểu hành tinh đôi, viết tắt là DART với sự phối hợp của Phòng thí nghiệm vật lý ứng dụng Đại học Johns Hopkins (APL), Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực (JPL), Trung tâm chuyến bay vũ trụ Goddard (GSFC), Trung tâm không gian Johnson (JSC), Trung tâm nghiên cứu Glenn (GRC) và Trung tâm nghiên cứu Langley (LaRC). 

Tất cả đều cùng mục đích thử nghiệm một kỹ thuật được gọi là “tác động động học” nhằm làm thay đổi hướng đi của thiên thạch. Đối tượng nghiên cứu của DART là một thiên thạch đôi gần Trái đất, được đặt tên là 65803 Didymos, trong đó thiên thạch sơ cấp Didymos có đường kính xấp xỉ 780m còn thiên thạch thứ cấp Dimorphos có đường kính 160m. 

Dimorphos quay xung quanh  Didymos mỗi vòng mất khoảng 12 tiếng. Cả hai đều có cấu trúc bằng đá chứa nguyên tố Iridium, hoàn toàn có thể gây ra mối đe dọa đáng kể nếu nó va chạm với Trái đất.

Nhằm vô hiệu hóa 2 thiên thạch này, NASA dự định phóng tàu vũ trụ DARPA, kích thước chỉ bằng một cái máy rửa bát vào ngày 24-11-2021. DARPA được đưa lên vũ trụ bởi tên lửa đẩy SpaceX Falcon 9 từ căn cứ không quân Vandenberg, bang California rồi phải mất gần 1 năm, nó mới gặp thiên thạch đôi 65803 Didymos. 

Khi đó, DARPA sẽ đánh chặn thiên thạch thứ cấp Dimorphos đường kính 160m vào cuối tháng 9-2022, lúc nó cách Trái đất 11 triệu km. Khoảng cách ấy cho phép NASA có thể quan sát vụ đánh chặn từ kính viễn vọng đặt trên mặt đất cùng các radar đặt trên vệ tinh để đo lường sự thay đổi quỹ đạo, tạo ra bởi động lượng mà DARPA truyền cho thiên thạch. 

Vụ đánh chặn được thực hiện bằng cách tàu vũ trụ DARPA sẽ đâm vào thiên thạch Dimorphos với tốc độ khoảng 6,6 km/giây dưới sự hỗ trợ của các camera trên tàu và phần mềm điều hướng tự động. 

Lực tạo ra do sự va chạm sẽ làm thay đổi tốc độ của thiên thạch Dimorphos trong quỹ đạo của nó và điều này dẫn đến sự thay đổi quỹ đạo của thiên thạch Didymos là 1%, tạo ra bởi lực hấp dẫn. Con số xem ra rất nhỏ nhưng chính cái 1% ấy sẽ đưa đến kết quả triệt tiêu nguy cơ do thiên thạch đôi 65803 Didymos gây ra. 

Ông Elena Adams, kỹ sư hệ thống của dự án DART trong một buổi trình diễn bằng thực tế ảo về cách hoạt động của tàu vũ trụ DARPA tại Bảo tàng Hàng không và Không gian quốc gia Mỹ hồi tháng 6-2019 cho biết: “Chúng tôi có thể chứng minh rằng DARPA sẽ đẩy thiên thạch ra khỏi đường đi của nó. Những thông tin, hình ảnh DARPA gửi về trong những giây cuối cùng trước khi va chạm sẽ là vô giá, tạo tiền đề cho những vụ đánh chặn lớn hơn về sau…”.

2.Ngược dòng thời gian, nhân loại đã chứng kiến rất nhiều vụ thiên thạch va chạm với Trái đất nhưng hầu hết đều không gây ra hậu quả nặng nề ngoại trừ ở kỷ Phấn Trắng cách đây 65 triệu năm trước, một loạt các thiên thạch lao xuống Trái đất đã làm tuyệt chủng loài khủng long, hổ nanh kiếm cùng một số loài khác. 

Ở Barringer, phía bắc bang Arizona, Mỹ, một thiên thạch kích thước 50m va chạm trái đất với tốc độ 45.000km/giờ đã để lại một hố sâu 170m, đường kính 1,6km. Vụ nổ do va chạm tương đương với 150 quả bom nguyên tử mà người Mỹ ném xuống Hiroshima, hay như ở Sudbury, Canada, thiên thạch để lại một hố dài 64 km, rộng 30 km, sâu 5km. 

Gần đây nhất là ngày 15-12-2013, một thiên thạch đã bay vào bầu khí quyển trái đất trên bầu trời nước Nga và đã trở thành một quả cầu lửa với vận tốc 54.000 km/giờ, gấp 44 lần vận tốc âm thanh rồi phát nổ trên không phận tỉnh Chelyabinsk ở độ cao khoảng 15 đến 25km so với mặt đất. 

Theo ước tính của NASA, thiên thạch này có đường kính 17m, nặng xấp xỉ 7.700 đến 10.000 tấn. Khi nổ, nó giải phóng nguồn năng lượng tương đương 500kiloton thuốc nổ TNT, mạnh gấp 30 lần so với 2 quả bom nguyên tử ném xuống Hiroshima và Nagasaki. Sau đó nó vỡ thành 7 mảnh. 1 trong những mảnh ấy rơi xuống hồ Chebarkul đang đóng băng, khoét thành một cái lỗ đường kính 6m. 

Sóng xung kích từ vụ nổ đã khiến gần 1.200 người bị thương do mảnh kính vỡ. Ít nhất 6 thành phố ở miền Trung nước Nga bị thiệt hại với 3.000 tòa nhà hư hỏng. Sóng phát thanh, truyền hình, điện thoại di động bị gián đoạn. Điều nguy hiểm là trước khi thiên thạch lao vào bầu khí quyển, các hệ thống cảnh báo trên toàn thế giới hầu như không phát hiện được.

Vì thế, vô hiệu hóa mối đe dọa từ thiên thạch là vấn đề không đơn giản. Trước khi dự án DART ra đời, cả Mỹ lẫn Nga đều tính đến phương án phóng một tên lửa mang đầu đạn hạt nhân lao vào thiên thạch để phá hủy nó, hoặc ít nhất cũng làm thay đổi quỹ đạo bay của nó nhưng điều này xem ra không khả thi mặc dù nó không vi phạm bất kỳ hiệp ước quốc tế nào về phổ biến vũ khí hạt nhân.

Một thiên thạch dài 30m đã tạo ra cái hố như thế này ở bang Arizona, Mỹ.

Năm 1998, khi tàu thăm dò vũ trụ NEAR phát hiện thiên thạch Eros thì lúc này, phương án phóng tên lửa mang đầu đạn hạt nhân được NASA đề ra nhằm thử nghiệm tính hiệu quả mặc dù quỹ đạo bay của Eros không ảnh hưởng đến trái đất. 

Tuy nhiên, những hình ảnh do tàu NEAR gửi về trái đất cho thấy bao quanh thiên thạch Eros là những thiên thạch nhỏ hơn.  Như vậy, nếu một vụ nổ xảy ra, chẳng có gì bảo đảm rằng những thiên thạch nhỏ hơn sẽ không chuyển hướng lao xuống trái đất. 

Ngay như tàu thăm dò OSIRIS-REx khi lướt sát thiên thạch Benu thì lúc hạ cánh, lớp vỏ ngoài của OSIRIS-REx cũng bị bám đầy những hạt đá có chứa nguyên tố Iridium. 

Ông Elena Adams, kỹ sư hệ thống của dự án DART nói: “Các tiểu hành tinh bí ẩn đến mức các nhà khoa học không biết điều gì sẽ xảy ra khi tàu vũ trụ lao vào chúng. Vì thế, mục tiêu chính của chúng tôi là tìm hiểu trước khi đưa ra quyết định cuối cùng”.

Theo tính toán của DART, tiểu hành tinh đôi 65803 Didymos đang quay quanh mặt trời với tốc độ 30km/giây. Đến năm 2022, nó sẽ ở gần trái đất nhất và đó chính là thời điểm để DART tổ chức đánh chặn nhằm làm giảm 1mm/giây tốc độ của nó vì 50 năm sau, Didymos mới lập lại chu kỳ này. 

Ông Elena Adams nói: “Trường hợp 65803 Didymos trở thành mối đe dọa thật sự với trái đất thì chỉ cần giảm 1mm/giây là đủ để thay đổi đường đi của nó”. 

Andy Cheng, người đồng lãnh đạo dự án DART cho biết: “Hãy xem xét một tiểu hành tinh là 99942 Apophis. Chu vi lớn nhất của nó chỉ khoảng 330m nhưng hàng chục triệu người sẽ chết nếu nó lao xuống trái đất. Các quan sát gần đây cho thấy nó sẽ đến gần chúng ta nhưng chắc chắn không phải là trong thế kỷ tới. Dẫu vậy, nó đang là mục tiêu mà DART đề phòng bởi lẽ nếu không phát hiện, chúng ta chỉ có thể kêu lên: “Ối trời ơi! Apophis đang nhắm vào trái đất”. Lúc ấy, sẽ mất bao nhiêu thời gian để chế tạo một thiết bị làm lệch hướng đi của nó?”.

3. Tháng 12-2016, nhân kỷ niệm 110 năm ngày thiên thạch Tunguska có sức công phá tương đương 20 triệu tấn thuốc nổ TNT, lao xuống vùng Tunguska ở Siberia, Nga, Liên Hợp Quốc đã chọn ngày 30-6 hàng năm là “Ngày quốc tế các thiên thạch” nhằm gửi thông tin đến toàn thể cư dân trên địa cầu về những nguy cơ có thể xảy ra đồng thời kêu gọi các nước nhanh chóng có những biện pháp đối phó trước những sự kiện tương tự hoặc lớn hơn. 

Với NASA, cơ quan này đưa ra mô hình, gồm “phát hiện kịp thời và theo dõi đường đi của thiên thạch, dự báo vị trí nơi thiên thạch có thể sẽ va chạm, hợp tác quốc tế để tìm ra biện pháp tối ưu trong việc đối phó - kể cả khi thảm họa xảy ra, phát triển công nghệ làm lệch đường đi của thiên thạch”. 

Hình ảnh mô phỏng vụ đánh chặn thiên thạch thứ cấp Dimorphos.

Với người Nga, ông Anatoly Perminov, Giám đốc Cơ quan Hàng không vũ trụ liên bang Nga (FSA) cho biết FSA đã tổ chức nhiều cuộc họp để đánh giá mối nguy cơ của một thiên thạch được đặt tên là Apophis đường kính 270m, phát hiện năm 2009, đang bay trong không gian với vận tốc 45.000km/giờ. 

Khi đó FSA dự kiến Atrophis có khả năng lao xuống trái đất vào năm 2029 trong lúc các nghiên cứu về sau dựa trên quỹ đạo bay của nó cho thấy năm 2029, Apophis sẽ bay cách bề mặt Trái đất 29.450km và xác suất mà nó đâm vào trái đất là 1/250.000. Đến năm 2020, một lần nữa các nghiên cứu quy mô hơn lại dự đoán Atrophis sẽ va chạm với trái đất vào năm 2036 với xác suất 1/330.000. 

Theo ông Perminov, dù khả năng đâm vào trái đất rất thấp nhưng không ai dám khẳng định rằng điều đó sẽ không xảy ra: “Thay vì ngồi đó chờ nó rơi xuống, giết chết hàng trăm nghìn người thì chúng ta nên đầu tư để thiết lập một hệ thống có thể ngăn chặn thảm họa”.

Để chống lại những cái chết đến từ không gian, thay vì sử dụng tên lửa mang đầu đạn hạt nhân, FSA đề nghị phóng một tàu vũ trụ rồi thiết lập quỹ đạo cho nó bay quanh thiên thạch, đủ gần để tạo ra lực hấp dẫn khiến thiên thạch chuyển hướng. 

Trả lời phỏng vấn của Hãng tin AP, ông Perminov nói: “Các tính toán của chúng tôi cho thấy có thể dùng một tàu vũ trụ để ngăn chặn sự va chạm” nhưng ông không tiết lộ thông tin chi tiết về kế hoạch này.

Hiện tại, FSA đã có 24 kịch bản nhằm đối phó với thiên thạch trong lúc một số các quốc gia khác như Anh, Pháp, Đức, Nhật Bản, Trung Quốc…, cũng có những kế hoạch của riêng họ nhưng tất cả đều cùng một điểm chung: Đó là phát hiện sớm thiên thạch kể cả khi chúng còn ở rất xa và chưa hề có dấu hiệu gì chứng tỏ nó sẽ đe dọa trái đất. 

Paul Jigas, Giám đốc Trung tâm nghiên cứu vật thể gần trái đất tại Phòng thí nghiệm động cơ phản lực của NASA ở Pasadena, California nói: “Với thiên thạch, chúng ta cần đặt ra những câu hỏi hóc búa để tìm câu trả lời chính xác nhất. Bạn sẽ không thể ứng phó với nó nếu bạn chỉ hiểu biết mù mờ về nó…”.

Vũ Cao (Theo Sience)