Thiên thạch thường đặc biệt nặng, hút nam châm, và mang những dấu vết đặc trưng do bị nung nóng khi lao xuống khí quyển.
Cận cảnh Hoba, một trong những thiên thạch lớn nhất từng được phát hiện. (Ảnh: Travel Telly).
Mảnh thiên thạch thường bắt nguồn từ tiểu hành tinh hoặc sao chổi, lao xuyên qua khí quyển và hạ cánh xuống mặt đất. Có ba loại thiên thạch chính: sắt, sắt - đá và đá. Mỗi loại có thể chia thành các nhóm nhỏ hơn dựa trên hàm lượng khoáng chất, cấu trúc và thành phần hóa học. Một số loại thiên thạch như chondrite với niên đại có thể lên đến hơn 4,5 tỷ năm và cực kỳ hiếm, nhưng những loại phổ biến hơn như thiên thạch sắt lại xuất hiện khá thường xuyên.
Vậy làm thế nào để phân biệt thiên thạch với đá thường? Một cách kiểm tra là đo khối lượng riêng. Thiên thạch chứa sắt và các vật liệu đặc khác, đồng nghĩa chúng sẽ nặng hơn rất nhiều so với viên đá bình thường cùng kích thước.
Thiên thạch chứa nhiều sắt sẽ có từ tính nên thường hút được nam châm. Tuy nhiên, đây không phải quy tắc bất di bất dịch vì một số loại thiên thạch hiếm không có từ tính.
Khác với đá bình thường sinh ra từ Trái đất, thiên thạch có nhiều hình dạng kỳ quặc sau khi trải qua quá trình bị khí quyển nung nóng. Chúng thậm chí có thể mang những vết lõm bất thường trên bề mặt gọi là regmaglypt, trông hơi giống dấu tay mà thợ gốm để lại trên đất sét ướt. Các vết lõm này xuất hiện khi lớp ngoài của thiên thạch nóng chảy trong quá trình lao xuống bề mặt Trái đất.
Quá trình này thậm chí có thể tạo ra một lớp vỏ bọc ngoài bề mặt thiên thạch gọi là vỏ nóng chảy, trông giống như vỏ trứng màu đen. Bề mặt của một thiên thạch mới thường sáng bóng do tác động của việc lao qua khí quyển Trái đất với tốc độ cao. Nếu rơi xuống lâu hơn, thiên thạch có thể mang màu nâu do sắt bắt đầu rỉ sét.
Ngoài ra, vệt chảy - những đường siêu mảnh hình thành do thiên thạch nóng chảy khi lao vào khí quyển, thậm chí có thể nhỏ và mảnh hơn cả sợi tóc người - cũng là một đặc điểm để nhận biết thiên thạch.
Các vệt chảy trên thiên thạch sắt Taza (NWA 859). (Ảnh: Geoff Notkin)
Bên cạnh việc kiểm tra từ tính, người phát hiện viên đá khả nghi cũng có thể tiến hành kiểm tra cọ xước. Sau khi cọ trên bề mặt gốm không tráng men, thiên thạch không để lại vệt. Những viên đá để lại vệt đen hoặc đỏ có khả năng chứa magnetit hoặc hematit, những khoáng vật thường không có trong thiên thạch. Tuy nhiên, cách này không chính xác tuyệt đối vì một số loại đá cũng không để lại vệt.
Nếu có đầy đủ phương tiện, người phát hiện viên đá có thể đục một lỗ trên mẫu vật và xem liệu có mảnh kim loại sáng bóng nào không. Đây có thể là dấu hiệu cho thấy viên đá này đến từ ngoài vũ trụ.
Người ta cũng có thể dùng phương pháp loại trừ để phân biệt thiên thạch với đá thường. Thiên thạch không chứa các tinh thể như thạch anh. Hầu hết thạch anh hình thành từ magma nguội, không phải đến từ không gian.
Đá núi lửa đôi khi chứa bong bóng từ quá trình nguội lạnh này, nhưng thiên thạch không chứa bong bóng bên trong. Tương tự, thiên thạch thường cũng không chứa túi vesicle - những lỗ rỗng tí hon thường thấy trong các loại đá núi lửa như đá bọt.
Kiểm tra trong phòng thí nghiệm là cách để nhận được đáp án chắc chắn hơn về thiên thạch. Sắt do con người tạo ra từ các quá trình luyện kim (gọi là xỉ luyện kim) đôi khi bị nhầm với thiên thạch, nhưng sự nhầm lẫn này có thể tránh được khi kiểm tra sự hiện diện của niken. Sắt Trái đất thường không chứa niken, trong khi sắt thiên thạch từ ngoài không gian chứa ít nhất một lượng nhỏ niken nguyên chất.