Vụ nổ tiểu thiên thạch

Trong giới khoa học, nguyên nhân hàng đầu giải thích sự kiện là vụ nổ trên không của một thiên thạch 6 đến 10 kilômét (4–6 dặm) bên trên bề mặt Trái Đất.

Các thiên thạch lao vào bầu khí quyển Trái Đất từ ngoài vũ trụ hàng ngày, thường có vận tốc lớn hơn 10 km/giây (6 dặm/s). Đa số chúng có kích thước nhỏ nhưng thỉnh thoảng cũng có những thiên thạch cỡ lớn. Nhiệt sinh ra do khí bị nén lại trước thiên thạch khi nó lao vào khí quyển rất lớn khiến đa số thiên thạch bốc cháy hết hay nổ trước khi rơi xuống đất. Từ nửa cuối thế kỷ 20, quan sát khí quyển Trái Đất tầm thấp cho thấy những vụ nổ thiên thạch trên không diễn ra khá thường xuyên. Một thiên thạch đá đường kính khoảng 10 mét (30 ft) có thể gây ra một vụ nổ khoảng 20 nghìn tấn, tương tự với sức công phá của quả bom hạt nhân Little Boy ném xuống Hiroshima, và dữ liệu do Chương trình Hỗ trợ Phòng vệ của Không quân Hoa Kỳ cung cấp cho thấy những vụ nổ như vậy xảy ra trong khí quyển tầm cao ít nhất mỗi năm một lần. Những vụ nổ kiểu Tunguska với sức công phá mức triệu tấn ít hơn nhiều. Eugene Shoemaker đã ước tính rằng một vụ nổ như vậy có xác suất xảy ra một lần trong 300 năm.

Những mô hình vụ nổ

Tác động kỳ lạ của vụ nổ Tunguska với cây cối xung quanh khu vực trung tâm đã được tái hiện trong những vụ thử vũ khí hạt nhân trên không trong thập kỷ 1950 và 1960. Các tác động đó do sóng xung kích phát sinh từ những vụ nổ lớn gây ra. Cây cối trực tiếp bên dưới vụ nổ bị lột vỏ khi sóng xung kích đi thẳng theo chiều dọc xuống dưới, trong khi cây cối phía xa bị ngã rạp bởi sóng xung kích đi tới theo chiều ngang khi tác động tới chúng.

Những cuộc thực nghiệm do người Xô viết tiến hành hồi giữa thập kỷ 1960, với các mô hình rừng (làm bằng các bao diêm) và một lượng nhỏ thuốc nổ trượt xuống theo dây treo, đã tạo ra những mô hình vụ nổ hình cánh bướm rất giống với mô hình ghi được tại Tunguska. Những cuộc thực nghiệm cho thấy vật thể đã lao xuống theo góc khoảng 30 độ so với mặt đất và 115 độ từ hướng bắc và đã nổ tung trên không trung.

Thiên thạch hay Sao chổi?

Thành phần những mảnh sót lại của vật thể Tunguska vẫn là một vấn đề gây tranh cãi. Năm 1930, nhà thiên văn học người Anh F.J.W. Whipple đã cho rằng vật thể Tunguska là một sao chổi. Một sao chổi thiên thạch, gồm chủ yếu là băng và bụi, đã hoàn toàn bốc hơi sau khi va chạm vào khí quyển Trái Đất và không để lại dấu vết rõ ràng nào. Giả thuyết sao chổi càng được ủng hộ thêm khi trong nhiều đêm sau vụ nổ trên toàn châu Âu đều có bầu trời đêm sáng rực, rõ ràng do bụi phân tán trên tầng cao khí quyển gây ra. Hơn nữa, phân tích những mẫu lấy từ vùng này cho thấy chúng chứa nhiều vật chất sao chổi.

Năm 1978, nhà thiên văn Slovakia Ľubor Kresák đề xuất vật thể đó là một mảnh của sao chổi thời gian ngắn Encke, và chính nó đã gây ra trận mưa sao băng Beta Taurid; sự kiện Tunguska trùng khớp với đỉnh điểm trận mưa sao băng này. Hiện chúng ta biết rằng các vật thể kiểu đó thường nổ phía trên bề mặt Trái Đất từ hàng chục tới hàng trăm kilômét. Những vệ tinh quân sự cũng đã từng quan sát các vụ nổ như vậy trong nhiều thập kỷ.

Năm 1983, nhà thiên văn Zdeněk Sekanina đã xuất bản một bài viết chỉ trích giả thuyết sao chổi. Ông chỉ ra rằng một vật thể gồm những vật chất kiểu sao chổi, đi qua khí quyển theo một quỹ đạo hẹp như vậy, phải bị tan rã, trong khi vật thể Tunguska rõ ràng vẫn còn nguyên vẹn khi nó đi vào vùng khí quyển thấp. Sekanina cho rằng bằng chứng cho thấy đó phải là một vật thể đặc chắc, dạng đá, có thể có nguồn gốc thiên thạch. Giả thuyết này càng nổi tiếng năm 2001, khi Farinella, Foschini và những người khác xuất bản một cuộc nghiên cứu cho thấy vật thể đó tới từ hướng vành đai thiên thạch.

Những người đề xướng giả thuyết sao chổi đã đưa ra lý lẽ rằng vật thể đó là một sao chổi đã vỡ nhưng còn lại lõi đá bên trong cho phép nó đi sâu vào khí quyển.

Khó khăn lớn nhất của giả thuyết thiên thạch là một vật thể đá phải tạo ra một hố va chạm ở nơi nó lao xuống mặt đất, nhưng không hề có một hố nào như vậy được tìm thấy. Cũng có lý thuyết cho rằng khi thiên thạch đi qua khí quyển gây ra áp suất và nhiệt độ lớn tới mức nó đột ngột nổ tung tan vỡ thành nhiều mảnh. Vụ nổ phải lớn tới mức không hề có một mảnh thiên thạch còn lại nào đủ lớn ở mức có thể phân biệt, và vật chất còn lại trên khí quyển sau vụ nổ đã gây ra hiện tượng rực sáng trên bầu trời đêm. Những mô hình được công bố năm 1993 cho rằng vật thể đá có đường kính khoảng 60 mét với các đặc tính vật lý trong khoảng giữa một chondrit thông thường và một chondrit chứa cacbon[cần dẫn nguồn].

Christopher Chyba và những người khác đã đưa ra một quá trình theo đó một thiên thạch đá sẽ hoạt động tương tự như vật thể Tunguska. Những mô hình của họ cho thấy khi các lực ngược hướng lao xuống của vật thể trở nên lớn hơn lực liên kết trong vật thể, nó sẽ bị tan vỡ, hầu như giải phóng toàn bộ năng lượng ở một thời điểm. Vì thế sẽ không để lại dấu vết hố va chạm, và sức công phá sẽ ảnh hưởng trong một phạm vi khá rộng, toàn bộ thiệt hại do sóng xung kích và nhiệt gây ra.