Sao sáu cánh trên ruby và sapphire, gọi là hiện tượng asterism, sinh ra khi bên trong viên đá có vô số kim rutil siêu mảnh xếp theo ba hướng cách nhau 60 độ; ánh sáng phản chiếu trên mỗi hướng kim tạo một dải sáng, ba dải giao nhau thành ngôi sao sáu cánh. Sao chỉ hiện khi đá được mài tròn đỉnh (cabochon) đúng hướng tinh thể và được chiếu bằng một nguồn sáng tập trung. Đá sao tự nhiên cho ngôi sao mềm, hơi lệch; ngôi sao sắc nét hoàn hảo thường gặp ở đá tổng hợp.
Từ "tơ" bên trong đến ngôi sao bên ngoài
Khi corundum kết tinh ở nhiệt độ rất cao, một lượng titan có thể hoà tan trong mạng tinh thể, giống đường tan trong nước nóng. Nếu viên đá nguội chậm qua thời gian địa chất dài, titan không còn "ở yên" được nữa và tách ra thành những kim rutil (TiO₂) cực mảnh. Quá trình này gọi là tách dung dịch rắn (exsolution).
Điều kỳ diệu là các kim không mọc lung tung. Chúng định hướng theo mạng tinh thể chủ: nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục c, theo ba hướng cách nhau 60 độ, khớp với đối xứng sáu của corundum. Thợ đá gọi đám kim này là "tơ" (silk), vì nhìn nghiêng dưới đèn chúng ánh lên như sợi tơ.
Mỗi bó kim song song phản chiếu ánh sáng thành một dải sáng vuông góc với chiều kim, giống như một cuộn chỉ dưới đèn hiện lên một vệt sáng ngang qua. Ba bó kim cho ba dải sáng, giao nhau tại một điểm: đó là ngôi sao sáu cánh. Hiện tượng mắt mèo (chatoyancy) là trường hợp chỉ có một hướng kim, cho một dải sáng duy nhất; ở corundum, mắt mèo hiếm hơn sao nhiều.
Vì sao phải mài cabochon và mài đúng hướng
Đá sao luôn được mài kiểu cabochon, tức mặt trên vòm tròn trơn, không giác mặt. Mặt cong đóng vai trò như một thấu kính hội tụ dải sáng phản chiếu thành đường mảnh. Nếu giác mặt phẳng, ánh sáng phản chiếu bị chia nhỏ theo từng mặt, ngôi sao tan biến thành ánh lấp lánh mờ.
Hướng mài quyết định tất cả. Đáy cabochon phải song song với mặt phẳng chứa tơ, tức vuông góc với trục c. Khi đó ngôi sao nằm ngay đỉnh vòm. Lệch vài độ, ngôi sao trượt sang một bên; lệch nhiều, một hai cánh biến mất. Thợ phải cân nhắc giữa giữ trọng lượng viên thô và định hướng đúng; nhiều viên sao tự nhiên có đáy dày, gồ ghề, chính vì thợ ưu tiên giữ khối lượng.
Độ cao của vòm cũng ảnh hưởng: vòm cao cho cánh sao mảnh và sắc hơn, vòm thấp cho cánh rộng, mờ hơn. Tơ quá dày thì đá đục, sao rõ nhưng màu thân đá xám; tơ quá thưa thì đá trong nhưng sao yếu. Viên sao được giới đá quý đánh giá cao là viên giữ được cân bằng: sao rõ, sáu cánh đều, thân đá vẫn có màu sắc và độ trong nhất định.
Các kiểu sao trên corundum
| Kiểu | Nguồn gốc vật lý | Ghi chú |
|---|---|---|
| Sao sáu cánh | Kim rutil theo ba hướng | Phổ biến nhất ở ruby sao, sapphire sao |
| Sao mười hai cánh | Hai hệ kim khác loại (ví dụ rutil và hematit) lệch nhau 30 độ | Hiếm, gặp ở một số sapphire |
| Sapphire sao đen | Bao thể oxit sắt – titan như hematit, ilmenit | Thân đá gần đen, sao màu vàng ánh kim hoặc trắng xám; nhiều viên từ Thái Lan, Úc |
| Mắt mèo corundum | Chỉ một hướng kim | Rất hiếm ở corundum |
| Trapiche | Bao thể và vùng tăng trưởng xếp thành sáu nan cố định | Không phải hiện tượng ánh sáng: "nan" không di chuyển khi xoay đá |
Trapiche hay bị lẫn với sao. Khác biệt cốt lõi: sao là ánh sáng phản chiếu nên trôi theo nguồn sáng; trapiche là hoa văn vật chất nằm trong đá nên đứng yên. Tên trapiche lấy từ bánh xe ép mía trong tiếng Tây Ban Nha, ban đầu dùng cho ngọc lục bảo Colombia.
Những viên đá sao nổi tiếng
Một số viên đá sao lớn nằm trong bảo tàng và có lý lịch được công bố:
- Star of India: sapphire sao xanh xám nặng khoảng 563 carat, có nguồn gốc từ Sri Lanka, thuộc Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Hoa Kỳ ở New York. Năm 1964 viên đá bị đánh cắp cùng một số đá quý khác trong một vụ trộm nổi tiếng, sau đó được thu hồi.
- Star of Bombay: sapphire sao tím xanh khoảng 182 carat, nguồn gốc Sri Lanka, từng thuộc nữ diễn viên Mary Pickford, nay ở Bảo tàng Smithsonian.
- Rosser Reeves Star Ruby: ruby sao khoảng 138,7 carat, nguồn gốc Sri Lanka, cũng ở Smithsonian, được coi là một trong những ruby sao lớn và đẹp nhất được biết đến.
Nhìn danh sách sẽ thấy Sri Lanka xuất hiện dày đặc. Sapphire sao lớn cũng đến từ Myanmar. Lý do địa chất: các vùng này có corundum sinh ở nhiệt độ cao rồi nguội chậm, đủ điều kiện để rutil tách thành tơ.
Sao tổng hợp và sao do xử lý
Năm 1947, hãng Linde (thuộc Union Carbide, Mỹ) đưa ra thị trường ruby sao và sapphire sao tổng hợp, mọc bằng phương pháp nóng chảy trong ngọn lửa có pha thêm titan rồi ủ nhiệt để rutil tách ra. Đá sao tổng hợp thập niên 1950 rất phổ biến trong trang sức Mỹ. Đặc trưng của chúng là ngôi sao quá sắc nét, nằm như được vẽ lên bề mặt, thân đá đồng đều, màu rất tươi.
Ngoài ra còn có đá sao tự nhiên được "tạo sao" bằng xử lý: nung corundum với titan để titan khuếch tán vào lớp sát bề mặt, rồi ủ để rutil tách ra thành tơ mỏng chỉ ở lớp ngoài. Ngôi sao loại này thường sắc và chỉ nằm nông trên bề mặt.
Chiều ngược lại cũng xảy ra: nung corundum ở nhiệt độ đủ cao làm tơ rutil tan trở lại vào mạng tinh thể. Đó chính là cách người ta làm đá trong hơn, xanh hơn, nhưng đồng thời xoá luôn khả năng tạo sao. Vì thế đá sao tự nhiên thường là đá chưa nung ở nhiệt độ cao. Mọi xử lý tạo sao hay tác động lên sao đều thuộc loại cần được người bán công bố rõ.
Góc nhìn hôm nay: cách ngắm một viên đá sao cho đúng
Nhiều người thất vọng khi xem đá sao trong cửa hàng hay bảo tàng vì không thấy sao đâu. Thường là do ánh sáng. Đây là cách nhìn của người trong nghề:
- Dùng một nguồn sáng điểm: đèn pin nhỏ, đèn điện thoại, hoặc nắng trực tiếp. Ánh sáng tán từ trần nhà hay đèn huỳnh quang dài làm sao nhoè.
- Chiếu từ trên xuống, hơi chếch: ngôi sao sẽ hiện ở chỗ ánh sáng phản chiếu mạnh nhất.
- Dịch đèn qua lại: ngôi sao trôi theo. Thấy nó lướt trên vòm đá là thấy được bản chất "ánh sáng phản chiếu" của asterism.
- Đếm cánh và nhìn độ thẳng: sao tự nhiên thường có cánh hơi lượn, độ sáng các cánh không đều; đó là dấu vết tự nhiên chứ không phải khuyết tật.
Hai đèn đặt cạnh nhau sẽ cho hai ngôi sao; đó là một thí nghiệm nhỏ thú vị để hiểu sao là hình ảnh phản chiếu chứ không phải hình vẽ trong đá. Để đọc thêm, GIA có bài giải thích về hiện tượng quang học trong đá quý (phenomenal gems), và trang của Smithsonian về Star of Bombay, Rosser Reeves có ảnh chụp rõ.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao sapphire sao có hình ngôi sao?
Bên trong sapphire sao có vô số kim rutil siêu mảnh xếp theo ba hướng cách nhau 60 độ. Mỗi hướng kim phản chiếu ánh sáng thành một dải, ba dải giao nhau thành sao sáu cánh. Viên đá phải được mài cabochon đúng hướng tinh thể thì sao mới hiện ở đỉnh vòm.
Ruby sao có phải ruby thật không?
Ruby sao tự nhiên là ruby thật, tức corundum đỏ, có thêm bao thể rutil tạo sao. Bên cạnh đó có ruby sao tổng hợp, sản xuất từ năm 1947, và đá sao do xử lý khuếch tán. Chỉ phòng giám định mới kết luận chắc một viên thuộc loại nào.
Vì sao nhìn đá sao không thấy sao?
Thường do ánh sáng không phù hợp. Sao cần một nguồn sáng điểm như đèn pin hay nắng trực tiếp; ánh sáng tán từ nhiều hướng làm sao nhoè. Đá mài lệch hướng tinh thể cũng có thể làm sao lệch tâm hoặc mất cánh.
Sao mười hai cánh là gì?
Sao mười hai cánh xuất hiện khi trong đá có hai hệ kim khác loại, ví dụ rutil và hematit, lệch nhau 30 độ, mỗi hệ cho một ngôi sao sáu cánh. Hai sao chồng lên nhau thành mười hai cánh. Loại này hiếm hơn nhiều so với sao sáu cánh.
Trapiche khác đá sao thế nào?
Sao là ánh sáng phản chiếu nên di chuyển khi xoay đá hoặc dịch nguồn sáng. Trapiche là hoa văn sáu nan do bao thể và vùng tăng trưởng nằm sẵn trong đá, nên đứng yên. Tên trapiche lấy từ bánh xe ép mía trong tiếng Tây Ban Nha.
