Các kho thiên thạch ở viện nghiên cứu và bảo tàng giữ đá rơi từ vũ trụ trong tủ khô, có khi trong tủ bơm nitơ, rồi phân loại chúng bằng cách cắt lát, soi kính hiển vi và đo thành phần hoá học, đồng vị. Mỗi thiên thạch được công nhận phải qua phân tích của phòng thí nghiệm và được đặt tên chính thức theo nơi tìm thấy, ghi vào cơ sở dữ liệu của Hội Thiên thạch học (Meteoritical Society), nay đã có hơn 70.000 tên. Phần lớn số đó được nhặt ở Nam Cực, nơi dòng băng gom đá trời lại như một băng chuyền tự nhiên.
Sao băng, thiên thạch, vẫn thạch: gọi cho đúng
- Thiên thể nhỏ (meteoroid): mảnh đá hay kim loại bay trong không gian.
- Sao băng (meteor): vệt sáng khi mảnh đó lao vào khí quyển với vận tốc hàng chục km mỗi giây, nung nóng không khí xung quanh.
- Thiên thạch (meteorite): phần còn lại rơi được xuống mặt đất. Tiếng Việt còn gọi là vẫn thạch.
Giới nghiên cứu chia thiên thạch theo cách tìm thấy. Thiên thạch "rơi" là loại có người thấy vệt sáng, nghe tiếng nổ rồi nhặt được ngay sau đó; chúng quý vì còn tươi, ít bị thời tiết Trái Đất làm biến đổi. Thiên thạch "tìm thấy" là loại nhặt được về sau, không biết rơi khi nào, có khi đã nằm trên mặt đất hàng nghìn năm.
Nam Cực: băng chuyền gom đá trời
Năm 1969, một đoàn khảo sát Nhật Bản tìm thấy chín thiên thạch nằm gần nhau trên vùng băng xanh gần dãy núi Yamato ở Nam Cực. Chín mảnh lại thuộc nhiều loại khác nhau, nghĩa là không phải mảnh vỡ của cùng một lần rơi. Các nhà khoa học nhận ra một cơ chế: thiên thạch rơi xuống khắp lớp băng, bị vùi vào, rồi theo dòng băng trôi chậm về phía rìa lục địa. Khi dòng băng gặp núi chắn, băng bị đẩy lên và gió mạnh bào mòn lớp băng mặt, để lộ ra những viên đá đen nằm trên nền băng xanh trắng. Ở đó, đá tối màu gần như chắc chắn từ trời rơi xuống, vì không có đá nào khác.
Từ năm 1976, chương trình ANSMET của Mỹ đều đặn đưa các đội tới Nam Cực tìm thiên thạch, đến nay đã thu hơn hai mươi nghìn mẫu. Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc và các nước châu Âu cũng có chương trình riêng. Các đội đi xe trượt tuyết thành hàng ngang, mắt dò mặt băng; thấy mẫu thì chụp ảnh, ghi toạ độ, nhặt bằng dụng cụ sạch, cho vào túi vô trùng, không chạm tay.
Mẫu Nam Cực của Mỹ được giữ đông lạnh suốt đường về, rồi đưa tới Trung tâm Vũ trụ Johnson ở Houston, cùng đơn vị chăm sóc kho mẫu Mặt Trăng. Ở đó mẫu được rã đông trong tủ nitơ, mô tả sơ bộ, cắt một mẩu nhỏ gửi Viện Smithsonian để phân loại. Thông tin được công bố trong bản tin định kỳ, và nhà khoa học ở bất kỳ nước nào cũng có thể xin mượn mẫu.
Các viện phân loại "đá trời" như thế nào
Ba nhóm lớn
| Nhóm | Thành phần | Đặc điểm nhận diện | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Thiên thạch đá – chondrite | Silicat, kèm hạt sắt niken li ti | Mặt cắt có những hạt tròn nhỏ gọi là chondrule | Chiếm phần lớn số thiên thạch rơi được chứng kiến; là vật liệu nguyên thuỷ từ thời hệ Mặt Trời mới hình thành |
| Thiên thạch đá – achondrite | Đá đã từng nóng chảy, không có chondrule | Giống đá núi lửa Trái Đất, khó nhận bằng mắt | Gồm thiên thạch từ tiểu hành tinh Vesta, từ Mặt Trăng và từ Sao Hoả |
| Thiên thạch sắt | Hợp kim sắt niken | Rất nặng, hút nam châm mạnh; mặt cắt tẩm axit hiện vân hình học | Phần lõi của tiểu hành tinh đã vỡ; dễ nhận ra nên chiếm tỷ lệ cao trong số "tìm thấy" |
| Thiên thạch sắt – đá | Nửa kim loại, nửa silicat | Pallasite có tinh thể olivin xanh vàng trong khung kim loại | Hiếm, rất được giới sưu tầm săn tìm |
Vân hình học trên thiên thạch sắt, gọi là vân Widmanstätten, hình thành khi khối kim loại nguội cực chậm, cỡ vài độ đến vài chục độ trong mỗi triệu năm, ở sâu trong lòng tiểu hành tinh. Không có cách nào tạo vân như vậy trong lò luyện kim trên Trái Đất, nên đây là một dấu hiệu nhận diện rất đáng tin.
Quy trình xác nhận trong phòng thí nghiệm
- Quan sát ngoài: lớp vỏ nóng chảy mỏng, đen hoặc nâu, hình thành khi bay qua khí quyển; các vết lõm như dấu ngón tay ấn vào đất sét.
- Cắt một mặt nhỏ: tìm chondrule, hạt kim loại sáng.
- Lát mỏng dưới kính hiển vi: xác định khoáng vật và cấu trúc.
- Phân tích hoá học: hàm lượng niken trong kim loại; thành phần khoáng bằng vi dò điện tử.
- Đồng vị oxy: mỗi nhóm thiên thạch có "dấu vân tay" đồng vị riêng, giúp biết nó đến từ thiên thể nào.
- Nộp hồ sơ đặt tên: phòng thí nghiệm gửi kết quả cho Uỷ ban Danh pháp của Hội Thiên thạch học. Mẫu được duyệt sẽ mang tên địa điểm; thiên thạch Nam Cực mang tên vùng, năm và số thứ tự, ví dụ ALH 84001 là mẫu số 001 của mùa 1984 ở vùng Allan Hills.
Hội cũng yêu cầu một phần mẫu chuẩn được gửi lưu ở một cơ quan công cộng có kho lưu trữ, để các nhà khoa học sau này có thể kiểm tra lại.
Những mẫu làm nên lịch sử
- ALH 84001: thiên thạch từ Sao Hoả, nhặt ở Allan Hills cuối năm 1984. Năm 1996, một nhóm NASA công bố cấu trúc bên trong có thể là dấu vết vi sinh vật hoá thạch. Sau nhiều năm tranh luận, phần lớn giới khoa học cho rằng các cấu trúc ấy có thể hình thành không cần sự sống. Tranh luận đó lại thúc đẩy cả một ngành sinh học vũ trụ.
- Hoba: khối thiên thạch sắt ở Namibia, nặng ước khoảng 60 tấn, lớn nhất từng biết, vẫn nằm tại chỗ từ khi được phát hiện năm 1920 vì quá nặng để di chuyển.
- Winchcombe: rơi xuống nước Anh tối 28 tháng 2 năm 2021, được nhiều camera chuông cửa và camera theo dõi bầu trời ghi lại. Mảnh đầu tiên được nhặt trên lối đi trước một ngôi nhà chỉ sau khoảng nửa ngày, trước khi trời mưa. Đây là thiên thạch chondrite cacbon, loại chứa nước và hợp chất hữu cơ, nên việc thu nhanh giúp mẫu ít bị nhiễm bẩn từ Trái Đất.
Đá trời hay đá giả: tự kiểm tra sơ bộ
Phần lớn những viên "thiên thạch" người dân mang tới viện nghiên cứu hoá ra là đá Trái Đất, giới chuyên môn gọi vui là "meteorwrong". Hay gặp nhất là xỉ luyện kim (có lỗ bọt khí), quặng sắt magnetit và hematit, đá bazan đen. Vài dấu hiệu tham khảo:
- Có bọt khí, lỗ rỗng: thường là xỉ hoặc đá núi lửa, hiếm khi là thiên thạch.
- Vạch lên mặt sau viên gạch men không tráng men: vệt đỏ nâu thường là hematit, vệt đen là magnetit; thiên thạch thường không để lại vệt rõ hoặc chỉ vệt xám nhạt.
- Nặng bất thường so với kích thước và hút nam châm: là dấu hiệu đáng chú ý, nhưng magnetit cũng hút nam châm.
- Có vỏ mỏng tối màu, bên trong sáng hơn ở chỗ sứt mẻ: đáng gửi chuyên gia xem.
Nếu nghi mình nhặt được thiên thạch: ghi lại nơi, ngày, toạ độ, chụp ảnh tại chỗ; cầm bằng găng hoặc giấy sạch; cất trong túi khô, kín; đừng rửa, đừng mài, đừng cắt, và hạn chế áp nam châm nhiều lần vì có thể làm nhiễu tín hiệu từ tính cổ mà nhà khoa học muốn đo. Ở Việt Nam, có thể liên hệ Bảo tàng Địa chất ở Hà Nội, các khoa địa chất của trường đại học hoặc viện nghiên cứu địa chất để được tư vấn. Quy định về quyền sở hữu thiên thạch khác nhau giữa các nước, nên cũng nên hỏi rõ điều này.
Góc nhìn hôm nay
Thiên thạch là mẫu vật vũ trụ duy nhất mà không cần tàu không gian đi lấy. Mỗi viên là một mẩu của tiểu hành tinh, Mặt Trăng hay Sao Hoả, nhiều viên già hơn mọi tảng đá trên Trái Đất. Kho thiên thạch vì thế bổ sung cho kho mẫu Mặt Trăng và mẫu tiểu hành tinh: ít "sạch" hơn, nhưng nhiều hơn gấp bội và đến từ nhiều nơi hơn.
Lưu ý khi mua bán: thị trường thiên thạch trên mạng có rất nhiều đồ giả hoặc đồ nhầm. Mẫu thật thường đi kèm tên chính thức có thể tra trong cơ sở dữ liệu Meteoritical Bulletin, công khai miễn phí. Tra tên trước khi mua là bước đơn giản tránh được phần lớn rủi ro. Nhiều bảo tàng tự nhiên trên thế giới có khu trưng bày thiên thạch cho khách chạm tay vào một khối sắt từ vũ trụ, trải nghiệm đáng thử nếu có dịp.
Câu hỏi thường gặp
Thiên thạch là gì?
Thiên thạch là mảnh đá hoặc kim loại từ vũ trụ đã đi qua khí quyển và rơi xuống mặt đất mà không cháy hết. Vệt sáng khi nó bay qua khí quyển gọi là sao băng.
Làm sao biết một viên đá có phải thiên thạch không?
Dấu hiệu gợi ý gồm lớp vỏ nóng chảy mỏng tối màu, nặng bất thường, thường hút nam châm, không có lỗ bọt khí và không để lại vệt đỏ nâu khi vạch lên gạch men. Muốn chắc chắn phải nhờ phòng thí nghiệm phân tích hoá học và soi lát mỏng.
Vì sao nhiều thiên thạch được tìm thấy ở Nam Cực?
Vì dòng băng gom thiên thạch rơi khắp lục địa về những vùng băng xanh gần núi, nơi gió bào mòn băng mặt và để lộ đá ra. Trên nền băng trắng, đá tối màu rất dễ thấy và gần như chắc chắn từ trời rơi xuống.
Thiên thạch được đặt tên thế nào?
Thiên thạch được đặt tên theo địa điểm tìm thấy và phải được Uỷ ban Danh pháp của Hội Thiên thạch học duyệt. Thiên thạch Nam Cực mang tên vùng, năm và số thứ tự, như ALH 84001.
Thiên thạch lớn nhất thế giới là gì?
Thiên thạch Hoba ở Namibia là khối thiên thạch lớn nhất được biết, nặng ước khoảng 60 tấn. Nó vẫn nằm tại nơi được phát hiện năm 1920.
