Thiên thạch Chelyabinsk 2013: vụ nổ trên trời làm hơn nghìn người bị thương

Sáng 15/2/2013, một tiểu hành tinh rộng khoảng 18–20 m lao vào khí quyển trên vùng Chelyabinsk (Nga) và nổ tung ở độ cao khoảng 30 km. Không ai chết, nhưng khoảng 1.500 người bị thương, phần lớn do kính cửa sổ vỡ khi sóng xung kích ập tới vài chục giây đến vài phút sau ánh chớp. Đây là vật thể lớn nhất đi vào khí quyển Trái Đất trong hơn một thế kỷ, và là lần đầu một sự kiện như vậy được ghi hình từ hàng trăm góc máy.

Diễn biến trong khoảng hai phút

Khoảng 9 giờ 20 sáng giờ địa phương, trời mùa đông vừa sáng. Người đi làm, học sinh tới trường thấy một vệt sáng chói hơn cả Mặt Trời vạch ngang trời từ hướng đông nam. Rất nhiều ô tô ở Nga gắn camera hành trình, nên vệt sáng được ghi lại từ vô số góc. Nhờ đó các nhà khoa học dựng lại quỹ đạo khá chính xác.

• Vào khí quyển: tốc độ khoảng 19 km/giây, góc nông, khoảng 18 độ so với mặt đất.
• Nổ: ở độ cao khoảng 30 km, áp lực khí làm khối đá vỡ vụn và giải phóng gần như toàn bộ năng lượng trong tích tắc. NASA ước tính năng lượng khoảng 400–500 kiloton TNT.
• Sóng xung kích: chạm mặt đất sau khoảng 1–2 phút tuỳ nơi. Người dân lúc đó đã kịp chạy ra cửa sổ nhìn vệt khói còn lơ lửng trên trời.

Chính độ trễ giữa ánh sáng và tiếng nổ đã biến sự kiện thành bài học. Ánh sáng đến ngay, sóng âm thanh và áp suất đến sau. Ai tò mò đứng sát kính thì hứng trọn mảnh vỡ.

Thiệt hại thật sự là gì

Theo số liệu chính thức được trích nhiều, khoảng 1.500 người phải đi khám vì bị thương, hơn một trăm người phải nằm viện; khoảng 7.000 toà nhà ở sáu thành phố bị hư hại, chủ yếu vỡ kính, một số hỏng khung cửa và mái. Một mái nhà xưởng kẽm bị sập một phần. Nhiều người bị bỏng nắng nhẹ và đau mắt do tia cực tím từ vệt sáng, một số cảm thấy hơi nóng trên da.

Nhiệt độ ngoài trời lúc đó là âm hàng chục độ. Việc khẩn cấp lớn nhất sau vụ nổ là thay kính trước khi đường ống nước và lò sưởi trong các căn hộ bị đóng băng — một chi tiết ít người nghĩ tới nhưng rất thật với cuộc sống đô thị.

Vì sao không ai thấy nó đến

Vật thể bay đến từ hướng gần Mặt Trời. Kính thiên văn mặt đất không thể quan sát vùng trời đó vào ban ngày, nên nó lọt qua hoàn toàn. Điều này chỉ ra một điểm mù thật của hệ thống canh trời: những vật thể nhỏ, tiếp cận từ phía Mặt Trời, gần như vô hình với kính mặt đất. Đây là lý do NASA đang chuẩn bị kính hồng ngoại không gian NEO Surveyor, đặt ở vị trí có thể nhìn những vùng trời gần Mặt Trời.

Trùng hợp cùng ngày

Ngày hôm đó, giới thiên văn đang chờ tiểu hành tinh 2012 DA14 (rộng khoảng 30 m) bay sát Trái Đất, ở khoảng cách khoảng 27.700 km — gần hơn cả vệ tinh địa tĩnh. Hai vật thể có quỹ đạo khác hẳn nhau, đến từ hai hướng khác nhau; chúng không liên quan. Nhưng sự trùng hợp làm dấy lên nhiều tin đồn, và là bài học về việc hai sự kiện xảy ra cùng ngày không có nghĩa là có quan hệ nhân quả.

Mảnh thiên thạch dưới đáy hồ Chebarkul

Phần lớn khối đá bốc hơi hoặc vỡ thành bụi, nhưng hàng nghìn mảnh nhỏ rơi xuống khắp vùng. Một mảnh lớn đâm thủng lớp băng hồ Chebarkul, để lại lỗ tròn rộng khoảng 6–8 m. Tháng 10/2013, thợ lặn trục vớt được một khối nặng khoảng nửa tấn — cân bị gãy khi đặt nó lên. Khối này nay trưng bày ở Bảo tàng Lịch sử vùng Chelyabinsk.

Phân tích cho thấy đây là thiên thạch đá loại chondrite thường (nhóm LL), loại phổ biến nhất. Vân sốc trong mẫu cho thấy tiểu hành tinh mẹ từng trải qua va chạm từ hàng trăm triệu năm trước, đủ để tạo các mặt nứt khiến nó vỡ sớm hơn trong khí quyển.

So với các sự kiện khác

Vật thể cỡ Chelyabinsk ước tính rơi trung bình vài chục đến khoảng một trăm năm một lần trên toàn cầu. Phần lớn rơi xuống biển hoặc vùng không người, nên con người hiếm khi thấy.

Những bài học Chelyabinsk để lại

1. Kính là mối nguy chính, không phải đá rơi. Thấy chớp sáng bất thường trên trời, đừng chạy ra cửa sổ. Hãy tránh xa kính, đứng sau tường chịu lực, đợi vài phút.
2. Vật thể nhỏ vẫn đáng theo dõi. Trước 2013, nhiều người cho rằng vật thể dưới 25 m không đáng lo. Sau Chelyabinsk, giới khoa học hiệu chỉnh lại mô hình đánh giá thiệt hại do nổ trên cao.
3. Phối hợp quốc tế. Cuối năm 2013, Liên Hợp Quốc thông qua khuyến nghị thành lập Mạng Cảnh báo Tiểu hành tinh Quốc tế (IAWN) và Nhóm Tư vấn Hoạch định Sứ mệnh Vũ trụ (SMPAG), hai cơ chế điều phối cho tới nay.
4. Dữ liệu cộng đồng có giá trị. Video camera hành trình của người dân thường đã giúp tính quỹ đạo, độ cao nổ và năng lượng — một ví dụ hiếm hoi khi "khoa học công dân" góp trực tiếp vào nghiên cứu thảm hoạ.

Vì sao tảng đá nổ trên trời thay vì rơi xuống đất

Nhiều người hình dung thiên thạch như hòn đá lao xuống tạo hố. Với vật thể đá cỡ vài chục mét, thực tế thường khác. Khi lao vào khí quyển ở tốc độ hàng chục km mỗi giây, mặt trước của nó ép không khí cực mạnh. Áp lực này tăng nhanh khi xuống thấp, nơi không khí đặc hơn. Đến lúc áp lực vượt quá độ bền của khối đá — vốn đã đầy vết nứt từ những va chạm trong không gian — nó vỡ thành nhiều mảnh. Các mảnh lại chịu lực ép, vỡ tiếp, diện tích tiếp xúc với không khí tăng vọt, và gần như toàn bộ động năng chuyển thành nhiệt và sóng xung kích trong khoảnh khắc. Đó là "vụ nổ trên không".

Với Chelyabinsk, quá trình vỡ bắt đầu ở độ cao khoảng 45 km và đạt đỉnh quanh 30 km. Nhờ nổ ở độ cao lớn, sóng xung kích xuống tới mặt đất đã yếu đi nhiều, đủ vỡ kính nhưng không đủ đổ nhà. Nếu cùng khối đá ấy làm bằng sắt, nó có thể xuống thấp hơn nhiều, thậm chí tạo hố — và hậu quả sẽ khác hẳn.

Góc nhìn hôm nay

Chelyabinsk là thảm hoạ vũ trụ "vừa phải": đủ lớn để nhắc rằng bầu trời không trống rỗng, đủ nhỏ để không ai chết. Nó cho thấy thứ có ích nhất khi gặp hiện tượng lạ trên trời không phải là đồ dự trữ, mà là một phản xạ đơn giản: tránh xa cửa kính. Điều này áp dụng chung cho nhiều tình huống có sóng nổ ở đô thị.

Nếu muốn xem thêm: kho video Chelyabinsk trên các kênh khoa học của ESA và NASA vẫn còn nguyên; bài tổng hợp của Popova và cộng sự đăng trên Science năm 2013 là nghiên cứu nền về sự kiện. Ai đến Chelyabinsk có thể ghé bảo tàng vùng để nhìn tận mắt khối đá vớt từ hồ Chebarkul.