Năm 1887, một chủ trang trại tên là Matt Coleman phát hiện những bông tuyết khổng lồ rơi xuống đồng cỏ, nơi chăn thả gia súc của ông ở phía tây Montana (Mỹ). Coleman khi đó đã tuyên bố chúng “lớn hơn cả nồi đun sữa”.

Với chiều rộng 38 cm và độ dày gần 20 cm, những bông tuyết khổng lồ của Coleman vẫn đang giữ kỷ lục là bông tuyết lớn nhất theo sách Guinness thế giới.

Mặc dù không có bằng chứng nào, dù là ảnh chụp về những bông tuyết có kích thước khổng lồ kể trên, nhưng chúng vẫn là một thách đố phổ biến về hiện tượng thiên nhiên. Và nó đặt ra câu hỏi: Liệu có thể hình thành một bông tuyết có kích thước bằng một chiếc đĩa lớn không? Hay bông tuyết thực sự có thể có đạt kích thước lớn nhất là bao nhiêu?

Kenneth Libbrecht, Giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ California, cho biết những mảnh tinh thể băng kỳ quái như vậy rất hiếm nhưng không phải là không thể tồn tại. Đó là bởi vì có một quan niệm sai lầm phổ biến về điều gì khiến một bông tuyết được hình thành.

Khi mọi người nói về bông tuyết, thứ họ thực sự đề cập đến là những tinh thể băng đơn lẻ trong đó các phân tử nước bị xếp thành hình hiển thị tính đối xứng bậc sáu đặc trưng mà tất cả chúng ta đều quen thuộc.

Trong thực tế, những bông tuyết có thể gồm mọi thứ hợp lại, từ một tinh thể băng riêng lẻ đến hàng trăm, thậm chí hàng nghìn tinh thể băng vỡ ra và dính lại với nhau trong không trung khi chúng rơi xuống đất để tạo thành một tập hợp.

Giáo sư Libbrecht nói: “Ở những nơi lạnh giá, bạn thường xuyên nhìn thấy chúng, những quả bóng phồng lớn rơi từ trên trời xuống, Chúng không còn là tinh thể băng; mọi người gọi chúng là những bông tuyết, nhưng tôi thích gọi chúng là những quả bóng bông vì điều đó diễn tả hình dạng một cách trực quan hơn".

Vì vậy, có thể những thứ kỳ quặc mà Coleman nhìn thấy ở trang trại của mình hơn một thế kỷ trước không phải một tinh thể băng như chúng ta nghĩ trong đầu mà chỉ đơn giản là một loạt các tinh thể băng kết dính với nhau để tạo thành một bông tuyết. Trên thực tế, kích thước của tinh thể băng nói chung nhỏ hơn nhiều.

Sau khi dành phần lớn sự nghiệp của mình để nghiên cứu và chụp ảnh các tinh thể băng, gồm cả việc viết nhiều cuốn sách và lập một trang web dành riêng cho chủ đề này, Libbrecht nói rằng tinh thể băng lớn nhất mà ông từng phát hiện trong tự nhiên cũng không có gì to tát nhưng rất hiếm gặp. Giáo sư Libbrecht nói “Cái lớn nhất tôi từng thấy, đường kính khoảng 10 mm, Nó chỉ to bằng một đồng xu”

Trong phòng thí nghiệm, với những điều kiện được kiểm soát như không có gió xé nhỏ các tinh thể băng như trong không trung và nhiệt độ có thể được đặt ở mức lý tưởng là âm 15 độ C rất hoàn hảo cho sự hình thành tinh thể băng, Libbrecht nói ông "dễ dàng nhìn thấy" tinh thể phát triển đến kích thước tương tự.

Giáo sư Libbrecht khẳng định: “Đó là kích thước lớn mà chúng có được. Tôi đã nghiên cứu vấn đề này một thời gian và tôi biết rất nhiều nhiếp ảnh gia chuyên săn ảnh về bông tuyết và chúng tôi so sánh những điều được ghi chép lại. Mười milimét – quả thực đó là một con số lớn".

Một nguyên nhân khiến các tinh thể băng khó phát triển với kích thước như vậy là do gió. Giáo sư Libbrecht phân tích: “Chính giới hạn về kích thước khiến những tinh thể lớn này khá dễ vỡ. Chúng phải phát triển nhanh chóng và nếu có gió chúng sẽ vỡ ra. Vì vậy, điều kiện thời tiết để tạo ra những tinh thể lớn như vậy là rất hiếm”.

Mặc dù các tinh thể băng có thể có kích thước nhỏ nhưng sự đa dạng về hình dáng của chúng lại thật đáng kinh ngạc. Vào những năm 1930, Ukichiro Nakaya, một nhà vật lý người Nhật đã tạo ra những bông tuyết nhân tạo đầu tiên trên thế giới, đồng thời ông đã ghi lại nhiều hình dạng khác nhau của chúng trong một sơ đồ. Theo đó, tùy thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm mà chúng hình thành, chúng có thể hiện hình từ hình lăng trụ và hình trụ đơn giản đến nhiều hình dạng hơn với kiến trúc phức tạp dạng đuôi gai sao giống dương xỉ.

Libbrecht cho biết: “Khi bạn tạo chúng trong phòng thí nghiệm, bạn có thể thấy điều gì xảy ra trong các điều kiện khác nhau. Đó là sự phát triển đa dạng rất phong phú. Không phải tất cả các tinh thể đều phát triển dưới sự đa dạng về hình dáng như vậy, đó là điều đặc biệt ở tuyết".

Với điều kiện khí hậu đang biến đổi như hiện giờ, Trái đất ngày càng nóng hơn, việc tuyết rơi đang ngày càng ít dần ngay cả ở những vùng ôn đới. Do đó, việc xác suất để hình thành những bông tuyết lớn như của Coleman sẽ càng khó xảy ra.

Bùi Tú