Khoảng 18 giờ 13 tối 1/11, một vệt sáng xanh lá vạch ngang bầu trời miền Bắc rồi vụt tắt. Người dân từ Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh, Hưng Yên, Phú Thọ, Tuyên Quang cho tới Nghệ An, Hà Tĩnh cùng nhìn thấy nó. Chỉ ít phút sau, những đoạn clip quay từ ban công, từ camera an ninh và từ trên cao tốc đã lan khắp mạng xã hội.
Ông Đặng Vũ Tuấn Sơn, Chủ tịch Hội Thiên văn và Vũ trụ học Việt Nam, nhận định nhiều khả năng đó là một sao băng lớn, còn gọi là cầu lửa. Thiên thạch tạo ra nó đủ to để cháy sáng và lâu hơn hẳn những vệt sao băng thường chỉ lóe lên một hai giây. Tới giờ, chưa ai biết hòn đá ấy đã cháy hết trên cao hay để lại mảnh nào dưới mặt đất. Câu hỏi đó không có một đáp án chung, vì một hòn đá lao vào bầu khí quyển Trái Đất có tới bốn kết cục khác nhau.
Sao băng là vệt sáng, không phải hòn đá
Ngoài không gian có vô số mảnh đá và bụi trôi nổi, gọi chung là thiên thạch. Có mảnh chỉ nhỏ như hạt bụi, có mảnh to cỡ một ngọn núi. Khi một mảnh lao vào bầu khí quyển và phát sáng, đó là lúc sao băng thành hình.
Thiên thạch đi vào bầu khí quyển với tốc độ từ 11 tới 72 km/s, nhanh gấp từ 40 tới gần 300 lần một chiếc máy bay chở khách. Ở tốc độ ấy, nó dồn ép lớp không khí phía trước mạnh tới mức lớp khí nóng lên hơn 1.600 độ C, nung đỏ hòn đá tới từ ngoài không gian.
Nhiều người nghĩ sao băng cháy vì cọ xát với không khí, nhưng thủ phạm thật là lớp khí bị dồn nén ấy. Cũng giống lúc chúng ta bơm xe đạp, ống bơm nóng lên chủ yếu vì không khí bên trong bị nén lại.
Phần lớn sao băng sinh ra từ những hạt nhỏ cỡ 1 mm trở xuống. Chúng bắt đầu sáng ở độ cao 75 tới 120 km và cháy hết khi còn cách mặt đất 50 tới 95 km. Đó là kết cục thứ nhất, cũng là kết cục phổ biến nhất.
Kích thước quyết định số phận
Hòn đá càng to thì càng khó cháy hết. Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) ước tính những vật nhỏ hơn khoảng 25 m nhiều khả năng sẽ cháy hết trên không và hiếm khi gây thiệt hại lớn. Nhưng khi một thiên thể lớn hơn mức 25 m, nó bắt đầu đủ sức tàn phá vùng đất bên dưới.
Kích thước chưa phải yếu tố duy nhất. Đá thì giòn, sắt thì rắn chắc hơn nhiều, nên hai khối cùng cỡ có thể gặp hai kết cục khác hẳn nhau.
Nổ tung giữa trời
Kết cục thứ hai là nổ trên không. Hòn đá càng xuống thấp, không khí càng đặc và lực ép lên mặt trước càng lớn. Tới một lúc lực ấy vượt quá sức chịu của đá, hòn đá vỡ thành vô số mảnh và giải phóng gần như toàn bộ năng lượng cùng một lúc.
Sáng 15/2/2013, một thiên thạch rộng khoảng 18 m nổ tung ở độ cao khoảng 30 km phía trên thành phố Chelyabinsk (Nga). Năng lượng của vụ nổ gấp khoảng 30 lần quả bom nguyên tử ném xuống Hiroshima. Sóng xung kích làm hơn 7.200 tòa nhà hư hại, 1.491 người phải đi chữa trị, phần lớn vì kính vỡ.
Năm 1908, một thiên thạch cỡ 50 tới 60 m nổ trên vùng Tunguska (Siberia, Nga), quật đổ rừng trên diện tích khoảng 2.150 km². Hơn một thế kỷ trôi qua, giới khoa học vẫn chưa tìm thấy cái hố nào tương xứng với sức công phá của vụ nổ.
Một viên thiên thạch nguội lạnh
Kết cục thứ ba là rơi xuống đất mà không tạo hố. Tối 8/3 năm nay, một mảnh đá cỡ vài centimet đã chọc thủng mái một ngôi nhà ở Koblenz (Đức) mà không khoét hố nào. Trong tình huống này, bầu khí quyển vận hành như một hệ thống hãm phanh vô hình, khiến tốc độ thiên thể suy giảm đáng kể. Theo Hội Sao băng Mỹ (AMS), những mảnh còn sót lại bị hãm dần tới lúc chỉ còn rơi tự do với tốc độ 90 tới 180 m/s, tức chừng 320 tới 650 km/h, chậm hơn cả máy bay chở khách.
Ở chặng cuối, mảnh đá thôi phát sáng, nên giới nghiên cứu gọi đó là chặng bay tối. Chỉ lớp vỏ ngoài từng bị nung chảy trong vài giây, phần lõi bên trong gần như không kịp nóng lên, rồi cả hòn đá còn rơi thêm chừng một phút qua lớp không khí lạnh. Vì vậy thiên thạch chạm đất chỉ hơi ấm hơn không khí xung quanh, thậm chí có thể nguội lạnh chứ không đỏ rực như chúng ta vẫn thấy trên phim ảnh hay trong hình minh họa.
Một số người mô tả một cảm giác nóng rát khi chạm vào những thiên thể này. Nhiều khả năng, xúc giác của họ đã nhầm lẫn giữa cảm giác nóng bỏng và lạnh ngắt.
Khi bầu khí quyển chịu thua
Kết cục thứ tư, cũng là hiếm nhất, là viên thiên thạch để lại một dấu hằn khổng lồ trên nền đất. Chỉ những vật đủ lớn và đủ chắc, xuyên qua bầu khí quyển mà gần như không bị hãm lại rồi đâm xuống đất với tốc độ hàng chục km/s, mới tạo nên được một hố va chạm cỡ ấy.
Hố Meteor Crater ở bang Arizona (Mỹ) rộng khoảng 1,2 km, sâu 170 m, do một khối sắt rộng chừng 50 m tạo ra cách đây khoảng 50.000 năm. Khối sắt ấy cùng cỡ thiên thạch Tunguska, nhưng dai hơn đá nên không vỡ giữa trời mà lao thẳng xuống đất. Phần lớn khối sắt bốc hơi trong lúc rơi và lúc va chạm, chỉ còn những mảnh vụn rải rác quanh miệng hố. Tới nay, NASA mới ghi nhận khoảng 190 hố va chạm trên khắp Trái Đất.
Bao lâu thì tới lượt mình?
Mỗi ngày Trái Đất hứng thêm từ vài chục tới hơn 100 tấn bụi và đá từ không gian. Hàng triệu vệt sao băng lóe lên, trong đó có vài nghìn quả cầu lửa, nhưng phần lớn rơi xuống biển hoặc lóe lên giữa ban ngày nên chẳng ai thấy.
Những vụ lớn thì thưa hơn nhiều, và chuyện có gặp chúng hay không tùy vào quãng thời gian chúng ta tính tới.
Sắp tới có gì để ngắm?
Đêm 16 rạng sáng 17/11 tới là lúc đẹp nhất để ngắm mưa sao băng Sư Tử ở Việt Nam, với chừng 10 tới 20 vệt mỗi giờ nếu trời đủ tối. Những vệt sáng ấy là bụi của sao chổi Tempel-Tuttle, lao vào bầu khí quyển với tốc độ khoảng 71 km/s, thuộc hàng nhanh nhất trong các trận mưa sao băng hằng năm. Chúng sẽ cháy hết ở độ cao vài chục km, đúng với kết cục thứ nhất mà chúng ta vừa bàn tới.
Và trong bốn kết cục, đó cũng là kết cục êm đềm nhất. Lần tới thấy sao băng, chúng ta cứ ước cho thoải mái, vì thứ đang cháy trên kia còn nhỏ hơn hạt cát và sẽ chẳng bao giờ chạm được tới mặt đất.
* Số liệu chung về sao băng và thiên thạch theo NASA, Hội Sao băng Mỹ (AMS), Bách khoa toàn thư Britannica và Space.com. Nhiệt độ thiên thạch lúc chạm đất theo AMS và Đại học Washington ở St. Louis (Mỹ). Tốc độ máy bay chở khách lấy mức bay bằng khoảng 900 km/h.
* Số liệu các vụ Koblenz, Chelyabinsk, Tunguska, Meteor Crater, Chicxulub và khối sắt Hoba theo tổng hợp của Wikipedia tiếng Anh từ các nghiên cứu đã công bố. Tần suất các vụ va chạm theo NASA và các ước tính được Wikipedia tổng hợp; khả năng trong khối 03 được tính từ tần suất trung bình, giả định các vụ va chạm xảy ra ngẫu nhiên.
* Thời điểm và tốc độ của mưa sao băng Sư Tử theo Universal Time Date; cực đại dự báo vào khoảng 13 giờ ngày 17/11 theo giờ Việt Nam, nên đêm hôm trước là lúc quan sát thuận lợi nhất.
* Ảnh trong khối 01 lấy từ Wikimedia Commons theo giấy phép ghi ở góc từng ảnh, riêng ảnh Chicxulub là tranh minh họa của Detlev van Ravenswaay/Science Source. Biểu đồ và đồng hồ là đồ họa.