Một quả cầu lửa đã thắp sáng bầu trời đêm tại khu vực Kati Thanda (Hồ Eyre) ở miền nam nước Úc vào ngày 27/11/2015. Nhưng làm thế nào để xác định vị trí điểm rơi của thiên thạch đó? Và làm sao chúng ta biết được vật thể này bắt nguồn từ đâu trong Hệ Mặt Trời?
Quả cầu lửa ngày 27/11 được chụp bởi Đài thiên văn Desert Fireball Network tại thị trấn William Creek, Australia. (Ảnh: Desert Fireball Network, Đại học Curtin)
May thay, một hệ thống dò tìm thiên thạch chúng tôi vừa mới lắp đặt ở Úc đã cho phép chúng ta trả lời những câu hỏi này, giúp chúng ta hiểu hơn về lịch sử và cấu tạo của Hệ Mặt Trời.
Thiên thạch là loại đá cổ nhất từng tồn tại. Chúng chứa đựng một hồ sơ vật lý đặc thù về sự hình thành và phát triển của Hệ Mặt Trời, và các quy trình dẫn tới sự hình thành của các hành tinh giống Trái Đất.
Người ta đã lấy mẫu phân tích hàng trăm thiên thể khác nhau, một sự đa dạng trong thành phần vốn trải khắp toàn bộ khu vực nội bên trong Hệ Mặt Trời.
Nhưng trong các trường hợp như vậy, thông tin cơ bản nhất – bối cảnh – lại bị thiếu hụt. Trong hầu hết các trường hợp, các nhà nghiên cứu thiên thạch không biết các mẫu đá của họ bắt nguồn từ đâu.
Điều họ cần biết là các quỹ đạo chuyển động để có thể theo dấu các thiên thạch trở ngược lại nơi bắt nguồn của chúng trong Hệ Mặt Trời. Mục tiêu của dự án Desert Fireball Network là cung cấp các thông tin đó.
Một mạng lưới các ‘Con mắt’
Dự án này đã khởi động từ năm 2012 và kể từ đó chúng tôi đã thiết lập được một hệ thống 32 đài quan sát tự động tại các khu vực hẻo lánh của nước Úc. Những đài quan sát này có khả năng hoạt động trong vòng 12 tháng mà không cần bảo dưỡng, và có thể lưu trữ tất cả các bức ảnh chụp được trong giai đoạn này.
Mặc dù chúng là các hệ thống chụp ảnh thông minh có độ phân giải cao, nhưng mỗi chiếc sẽ có trị giá khoảng 5.000 AUD (tương đương 3.500 USD), chỉ bằng một phần nhỏ so với chi phí của các hệ thống trước đây. Chúng tôi đã hoàn toàn tự động hóa việc giảm tải dữ liệu, nên có thể mở rộng hệ thống lên một quy mô tùy thích mà không cần một tràng các nghiên cứu sinh tội nghiệp đi làm các công việc tay chân.
Và công chúng được hoan nghênh đóng góp cho dự án này bằng việc gửi cho chúng tôi các báo cáo của chính họ thông qua một ứng dụng smartphone được chúng tôi phát triển gọi là Fireballs in the Sky (trên iOS và Android).
Lần theo dấu một vật thể di chuyển tại mức vận tốc nhiều km trên giây, từ rìa của bầu khí quyển Trái Đất đến bề mặt, không phải là dễ dàng. Bạn phải tính đến tất cả mọi thứ, từ các sai số nhỏ nhất của thấu kính camera, cho tới tác động của sức gió làm chệch quỹ đạo của các vật thể khi ánh sáng đã tắt lịm.
Chúng tôi sẽ chỉ biết rằng hệ thống này hoạt động khi tìm được một tảng thiên thạch thật sự trên mặt đất.
Một đốm sáng màu xanh lục trên bầu trời
Khi quả cầu lửa thắp sáng bầu trời bên trên Nam Úc vào tháng 11, nó đã được chụp hình bởi năm đài quan sát tự động Desert Fireball Network. Các trạm quan sát này sẽ gửi các cảnh báo đến server của chúng tôi ở Perth, kèm theo các bức hình chụp quả cầu lửa.
Với dữ liệu từ chỉ một vài máy camera, chúng tôi có thể nhanh chóng phát hiện ra một tảng thiên thạch trên mặt đất. Đầu tiên, chúng tôi sẽ phải đến Nam Úc để thu thập các dữ liệu bổ sung từ những camera không nối mạng, để có thể xác định vị trí chính xác của quả cầu lửa sử dụng phép đo đạc tam giác.
Chúng tôi đã đi một chuyến bay từ thị trấn William Creek, và từ trên cao có thể nhìn thấy một dấu tích trên bề mặt mà rất có thể là nơi tảng thiên thạch đã va chạm với vùng bùn lầy. Bây giờ chúng tôi sẽ phải trực tiếp đi thực địa xuống hồ.
Một số người trong nhóm đã chuẩn bị tổng hợp lại tất cả các dữ liệu với nhau. Chúng tôi càng có thể xác định chính xác địa điểm rơi thiên thạch bao nhiêu, thì việc tiến hành cuộc tìm kiếm sẽ càng dễ dàng bấy nhiêu. Kết quả cuộc phân tích cho thấy vật thể này đáp xuống mặt đất từ một góc rất dốc, với vận tốc vào khoảng 50.000km/h, và đâm xuống vùng thấp trong bầu khí quyển, vẫn có thể được nhìn rõ là một quả cầu lửa tại độ cao 18 km.
Khi tảng thiên thạch này tiến nhập vào bầu khí quyển, nó có trọng lượng vào khoảng 80 kg. Đến lúc cuối quả cầu lửa rất có thể đã bị “đẽo gọt” chỉ còn từ 2 đến 6 kg.
Bên cạnh các nỗ lực nhằm cân nhắc đến tất cả các yếu tố kể trên, chúng tôi cũng đã tiến hành công tác hậu cần cho chuyến đi. Chúng tôi biết chúng tôi phải nhanh chóng đến nơi đó. Trời đã bắt đầu đổ mưa. Cứ mưa như vậy thì tất cả các dấu tích của tảng thiên thạch sẽ bị tẩy rửa hoàn toàn.
Ngoài ra, Hồ Kati Thanda cũng có một ý nghĩa tâm linh đối với tộc người Arabana bản địa. Chúng tôi sẽ cần phải xin phép họ trước khi tiến vào khu vực hồ nước. Nhưng người Arabana hiểu được tính cấp bách của việc này, nên đã gần như cho phép chúng tôi ngay lập tức. Hai hướng dẫn viên người Arabana, Dean Stuart và Dave Strangway, đi cùng chúng tôi trong chuyến hành trình quả là những người bạn đồng hành đắc lực.
Vào cuộc đi tìm thiên thạch
Chúng tôi đã đến bờ hồ vào ngày 29/12. Nhưng hồ nước này không có một bề mặt cứng chắc; mà thay vào đó là một lớp bùn đặc. Chúng tôi đã phải tìm đường đến địa điểm rơi thiên thạch – gần như ở khu vực trung tâm lòng hồ – cố gắng tìm ra một tuyến đường có thể hỗ trợ chiếc xe địa hình ATV (hay còn gọi là quad bike) của chúng tôi. Rốt cục, chúng tôi đã tìm thấy một đường vào.
Ngày hôm sau chúng tôi đến nơi, rồi tìm kiếm xung quanh trong khu vực, nhưng không phát hiện thấy bất cứ dấu vết nào của vật thể chúng tôi từng nhìn thấy một vài tuần trước đó từ trên không. Thời gian đang trôi dần. Cơn mưa đang tới. Chúng tôi biết rằng có lẽ chúng tôi chỉ còn sót lại một ngày nữa.
Vậy nên chúng tôi đã quyết định đánh cược: một người trong nhóm sẽ bay qua khu vực, trong khi hai người chúng tôi sẽ tìm kiếm trên mặt đất. Nếu họ nhìn thấy bất cứ thứ gì từ trên không, họ sẽ gọi qua radio, đồng thời đánh dấu khu vực đó trên bản đồ, và chúng tôi sẽ đi kiểm tra ngay lập tức.
Lúc đó trời âm u và có mưa lất phất khi chúng tôi đến bờ biển, nhưng trận mưa lớn vẫn còn cầm giữ đủ lâu để chúng tôi có thể đến địa điểm rơi thiên thạch. Trong khoảng một tiếng đồng hồ, chiếc máy bay chỉ bay vòng quanh khu vực này.
Sau đó chúng tôi nhận được một cuộc gọi thông báo họ đã nhìn thấy nó. Chúng tôi đã chạy tới địa điểm đó, và phát hiện thấy mảnh vỡ cuối cùng của vật thể mà người bạn chúng tôi đã nhìn thấy một vài tuần trước đó. Tảng thiên thạch đã in một hố sâu vào lớp bùn.
Đào xuống cái hố đó, rốt cuộc các ngón tay của tôi đã đụng phải một hòn đá. Chúng tôi đã tìm được mảnh thiên thạch của mình. Tảng đá này có trọng lượng 1,6 kg, nhẹ hơn một chút so với kỳ vọng, và có lẽ là một tảng đá chondrite thông thường, loại thiên thạch phổ biến nhất. Nhưng chúng tôi cần tiến hành một số phân tích để có thể khẳng định điều này.
Một sự ngạc nhiên bất ngờ
Chúng tôi không hề biết điều này khi chúng tôi thiết lập mạng lưới camera, nhưng hóa ra nó có thể làm được nhiều điều hơn chúng tôi tưởng. Chúng tôi có thể theo dõi các vệ tinh, các mảnh vụn không gian và các vụ phóng tên lửa. Chúng tôi thậm chí có thể thử nghiệm các hệ thống cho phép tiến hành các công tác thiên văn cơ bản. Và, với một chút cải tiến, chúng tôi sẽ có một cơ sở vật chất với năng lực phát hiện các vụ nổ siêu tân tinh và các bản sao thị giác đối với các vụ nổ tia gamma.
Nhưng điều khiến chúng tôi cảm thấy hứng thú chính là tiềm năng trong lĩnh vực nghiên cứu hành tinh. Rốt cuộc, chúng tôi đã chứng kiến nhiều quả cầu lửa hơn từng được ghi nhận cho tới nay, cung cấp cho chúng tôi một cái nhìn đặc thù về những thứ từng va chạm với Trái Đất.
Sau khi thu thập được thêm nhiều đá thiên thạch hơn, chúng tôi sẽ dần dần thiết lập được một bản đồ địa chất về khu vực nội bên trong Hệ Mặt Trời. Nếu chúng tôi có thể liên kết một thiên thạch với một tiểu hành tinh, thì về căn bản chúng tôi sẽ có thể tiến hành một dự án lấy mẫu phân tích tại các tiều hành tinh gần Trái Đất, mà không cần đến phi thuyền vũ trụ.
Tảng đá chúng tôi vừa mới thu thập này mới chỉ là bước khởi đầu. Đây là một mỏ vàng cho nghiên cứu. Nhưng nó cũng đã chứng minh rằng hệ thống của chúng tôi đã hoạt động, nên sẽ có thêm rất nhiều phát hiện mới trong tương lai.
Tác giả: Tiến sĩ Phil Bland, The Conversation.
Đăng tải với sự cho phép. Đọc bản gốc ở đây.
Quý Khải biên dịch
Xem thêm: