Fulgurite, hay "ống thuỷ tinh sét", là những ống thuỷ tinh rỗng, xù xì hình rễ cây hình thành khi tia sét đánh xuống cát: dòng điện cực lớn chạy vào lòng đất nung nóng cát lên vượt nhiệt độ nóng chảy của thạch anh trong chưa tới một giây, rồi nguội ngay thành thuỷ tinh. Lòng ống rỗng vì hơi nóng giãn nở đẩy cát ra xung quanh, còn mặt ngoài bám đầy hạt cát nửa chảy. Mỗi ống là bản "chụp" hình dạng đường đi của tia sét dưới mặt đất.
Trông nó thế nào, tìm thấy ở đâu
Một fulgurite cát điển hình là ống dài vài centimét đến vài chục centimét, đường kính cỡ ngón tay hoặc nhỏ hơn, phân nhánh như rễ cây cắm xuống dưới. Bẻ ra thì thấy lòng ống nhẵn bóng như thuỷ tinh, màu trắng đục, xám, nâu hoặc gần đen tuỳ thành phần cát; vỏ ngoài sần sùi, dính đầy hạt cát. Chúng giòn, bẻ nhẹ là gãy, nên rất hiếm khi đào được nguyên một ống dài.
Người ta tìm thấy fulgurite nhiều ở những vùng có cát thạch anh và hay có dông: cồn cát ven biển, sa mạc, bãi sông. Florida ở Mỹ, sa mạc Sahara, vùng cồn cát ở nhiều nước đều có báo cáo. Ngoài fulgurite cát còn có fulgurite đá: lớp men thuỷ tinh mỏng phủ trên mặt đá ở đỉnh núi, nơi sét đánh nhiều lần, và fulgurite đất sét trên các sân, bãi đất.
Việt Nam có những dải cồn cát ven biển dài từ Quảng Trị, TP Huế xuống tới Khánh Hoà và Lâm Đồng, lại là nước có mật độ sét cao, nên về lý thuyết fulgurite có thể hình thành ở nhiều nơi. Tuy vậy, chưa có nhiều báo cáo công khai về việc tìm thấy chúng ở Việt Nam; nếu bạn gặp, đó là một phát hiện đáng chia sẻ với các nhà địa chất.
Điều gì xảy ra trong tích tắc sét chạm cát
Bài này không đi vào chuyện tia sét hình thành trên mây ra sao, mà chỉ nói đoạn cuối cùng: khi dòng điện của tia sét đã xuống tới mặt đất.
- Dòng điện tìm đường xuống đất. Một tia sét mang dòng điện đỉnh thường hàng chục nghìn ampe, trong vài chục micrô giây. Cát khô dẫn điện kém, nhưng giữa các hạt cát có độ ẩm, muối, và dòng điện đi theo những đường dễ nhất, thường toả nhánh như rễ cây.
- Cát nóng chảy. Dọc mỗi đường dòng điện, năng lượng toả ra dưới dạng nhiệt cực nhanh. Thạch anh, thành phần chính của cát, nóng chảy ở khoảng 1.700 °C. Nhiệt độ trong kênh dòng điện vượt xa ngưỡng ấy, nên một lớp cát quanh kênh chảy thành chất lỏng sánh.
- Hơi nước và không khí nổ tung. Hơi ẩm giữa các hạt cát lập tức hoá hơi và giãn nở mạnh, đẩy phần cát lỏng ra xa tâm kênh, để lại lòng rỗng. Đó là vì sao fulgurite là ống chứ không phải que đặc.
- Nguội ngay lập tức. Cát xung quanh vẫn nguội, hút nhiệt rất nhanh. Chất lỏng không kịp xếp lại thành tinh thể thạch anh, mà đông cứng ở dạng vô định hình, tức thuỷ tinh. Các nhà khoáng vật gọi thứ thuỷ tinh gần như chỉ có silica này là lechatelierite.
Toàn bộ quá trình xảy ra trong chưa tới một giây. Lớp cát ngoài cùng chỉ chảy một nửa, dính lên vỏ, nên mặt ngoài sần sùi.
Fulgurite khác các loại thuỷ tinh tự nhiên khác
| Loại | Sinh ra do | Hình dạng thường gặp |
|---|---|---|
| Fulgurite | Sét đánh vào cát, đất, đá | Ống rỗng phân nhánh, hoặc lớp men mỏng trên đá |
| Obsidian (đá vỏ chai) | Dung nham núi lửa nguội nhanh | Khối đen bóng, vỡ có cạnh sắc như mảnh chai |
| Tektite | Thiên thạch va chạm làm đá nóng chảy văng lên rồi rơi xuống | Viên nhỏ đen hình giọt, hình đĩa; Đông Nam Á là vùng rải tektite lớn |
| Thuỷ tinh do đường dây điện | Dây điện đứt chạm đất ẩm, phóng điện kéo dài | Giống fulgurite, thường nằm gần cột điện |
Tektite đáng nhắc thêm: Đông Nam Á, kể cả Việt Nam, nằm trong vùng rải tektite lớn nhất thế giới, sinh ra từ một vụ va chạm thiên thạch khoảng 790.000 năm trước. Các viên đá đen nhỏ này đôi khi bị nhầm với fulgurite, nhưng chúng đặc, không rỗng, và có hình giọt hoặc đĩa do bay trong không khí.
Fulgurite kể gì cho nhà khoa học
- Dấu vết sét cổ: fulgurite trong lớp cát, đất cổ cho biết vùng đó từng có dông. Một số fulgurite được dùng như chỉ dấu về khí hậu xưa của vùng hiện nay là sa mạc.
- Khoáng vật lạ: nhiệt độ và điều kiện trong kênh sét khắc nghiệt và chớp nhoáng, có thể tạo ra những khoáng vật hiếm gặp trên mặt đất. Năm 2021, một nhóm nghiên cứu báo cáo tìm thấy khoáng vật chứa phốt pho tên schreibersite trong một fulgurite ở Mỹ, loại khoáng vật vốn quen thuộc trong thiên thạch. Họ đặt giả thuyết rằng sét trên Trái Đất sơ khai có thể đã góp phần cung cấp phốt pho dạng dễ phản ứng cho những bước đầu của sự sống. Đây vẫn là giả thuyết đang được thảo luận.
- Hiểu sét đi vào lòng đất ra sao: hình dạng phân nhánh của ống giúp hình dung dòng điện toả ra trong đất, liên quan đến thiết kế hệ tiếp địa chống sét.
Họ hàng: những dấu vết khác của sét trên mặt đất
Không phải lần sét đánh nào cũng để lại thuỷ tinh. Nhưng nhìn kỹ, dấu vết của nó có ở nhiều chỗ:
- Vệt cháy hình cây trên bãi cỏ, sân golf: dòng điện toả ra trên mặt đất ẩm làm cháy cỏ thành hình phân nhánh như rễ, cùng kiểu hình phân nhánh với fulgurite.
- Thân cây bị xé dọc: dòng điện chạy dọc lớp gỗ ẩm dưới vỏ, làm nhựa và nước hoá hơi tức thì, xé toạc vỏ thành một rãnh xoắn chạy từ ngọn xuống gốc.
- Đá vỡ trên đỉnh núi: nước trong khe đá hoá hơi đột ngột làm đá nứt, đôi khi kèm lớp men thuỷ tinh.
Hiểu lầm thường gặp
- "Sét đánh xuống bãi biển nào cũng tạo thuỷ tinh đẹp như tượng." Ảnh "tượng thuỷ tinh sét" lan trên mạng phần lớn là đồ nghệ thuật hoặc ảnh dựng. Fulgurite thật nhỏ, xù xì, xám nâu, dễ vỡ.
- "Sét không bao giờ đánh hai lần vào một chỗ." Sai. Những điểm cao, nhọn như đỉnh tháp, đỉnh núi bị đánh nhiều lần mỗi năm; fulgurite đá trên đỉnh núi chính là dấu vết của những lần đánh lặp lại.
- "Fulgurite bán trên mạng đều là thật." Có những sản phẩm được tạo bằng hồ quang điện hoặc làm giả. Nguồn gốc và lời xác nhận của người thu thập uy tín mới là bằng chứng.
Tự quan sát / tự thử an toàn
Không có thí nghiệm nào tạo fulgurite ở nhà, và cũng không nên thử: cần điện áp và dòng điện chết người. Bạn có thể:
- Tìm sau dông, không bao giờ trong dông. Quy tắc an toàn quen thuộc: nghe thấy sấm là đã đủ gần để bị sét đánh, vào nhà ngay; chờ ít nhất 30 phút sau tiếng sấm cuối cùng mới ra ngoài. Không ra bãi cát, cánh đồng trống khi trời còn dông.
- Đọc dấu vết trên cây: trong công viên hay ven làng, tìm những thân cây có rãnh xé dọc hoặc vết cháy chạy từ trên xuống. Đó là cây từng bị sét đánh.
- Quan sát thuỷ tinh nóng chảy an toàn: ở cơ sở thổi thuỷ tinh, xem người thợ nung cát và thuỷ tinh vụn thành dòng chất lỏng đỏ, rồi nguội thành thuỷ tinh trong vài giây. Đó là quá trình xảy ra trong fulgurite, chỉ chậm hơn.
- Xem mẫu thật: các bảo tàng địa chất, bảo tàng thiên nhiên đôi khi trưng bày fulgurite và tektite cạnh nhau. Nhìn tận mắt lòng ống rỗng và vỏ xù xì là cách nhớ lâu nhất.
Nếu đào được một ống nghi là fulgurite, dùng tay và bàn chải mềm gạt cát quanh nó từ từ, không kéo. Ở khu bảo tồn, vườn quốc gia, hãy chụp ảnh và báo cho ban quản lý thay vì mang về.
Câu hỏi thường gặp
Fulgurite là gì?
Fulgurite là ống thuỷ tinh tự nhiên hình thành khi tia sét đánh xuống cát, đất hoặc đá. Dòng điện nung chảy cát dọc đường đi của nó, rồi nguội nhanh thành thuỷ tinh rỗng ruột, phân nhánh như rễ cây.
Sét đánh xuống cát có tạo ra thuỷ tinh không?
Có, khi cát chứa nhiều thạch anh và dòng điện đủ lớn, cát dọc đường đi của sét có thể nóng chảy rồi đông thành thuỷ tinh. Sản phẩm là những ống nhỏ, xù xì, dễ vỡ, không phải khối thuỷ tinh trong suốt như trong một số ảnh lan truyền.
Vì sao fulgurite rỗng ruột?
Khi dòng điện chạy qua, hơi ẩm giữa các hạt cát hoá hơi và giãn nở mạnh, đẩy phần cát nóng chảy ra xa tâm kênh. Khi nguội, thuỷ tinh đông lại thành vỏ ống quanh một lòng rỗng.
Fulgurite khác tektite thế nào?
Fulgurite sinh ra do sét, thường là ống rỗng phân nhánh. Tektite sinh ra do thiên thạch va chạm làm đá nóng chảy văng lên rồi rơi xuống, thường là viên đặc màu đen hình giọt hoặc đĩa. Đông Nam Á có vùng rải tektite rất lớn.
Có tìm thấy fulgurite ở Việt Nam không?
Về điều kiện, các cồn cát ven biển miền Trung và mật độ sét cao làm việc hình thành fulgurite là có thể. Tuy vậy, báo cáo công khai về việc tìm thấy còn ít. Nếu nghi đã tìm thấy, nên chụp ảnh và liên hệ các nhà địa chất để xác nhận.
