Ядерные осадки Хиросимы могут дать ключ к пониманию формирования нашей Солнечной системы
Когда Соединенные Штаты сбросили две атомные бомбы на Хиросиму в августе 1945 года, японский город был охвачен разрушительным огненным шаром, в результате которого погибло около 140 000 человек и испарилась земля и инфраструктура.
Семьдесят лет спустя ученые обнаружили остатки радиоактивных осадков от ядерного взрыва в виде стеклянных сфер, разбросанных вдоль пляжа Мотоджина, небольшого острова в заливе Хиросимы. Ученые предположили, что бетон и сталь, из которых когда-то состояли здания Хиросимы, были взбиты и сожжены в условиях сильной жары, прежде чем остыть и упасть обратно на Землю в виде округлых, похожих на стекло шариков.
Теперь появился новый Анализ так называемых стекол Хиросимы показал, как они образовались: путем конденсации внутри ядерного огненного шара.
Химический и изотопный состав стекол, проанализированный астрохимиком Натаном Ассетом из Парижского университета Сите и его коллегами, также показывает сходство с примитивными метеоритами, называемыми хондритами, которые образовались из межзвездной пыли и туманного газа в ранней Солнечной системе.
«Формирование стекол Хиросимы путем конденсации предполагает, что они могут быть аналогом первых конденсатов в Солнечная система», — пишут исследователи в своей статье.
Эти первые конденсаты или твердые вещества, также известные как включения, богатые кальцием и алюминием (CAI), содержат много изотопов кислорода-16 (16 O) также является «более легкой» формой кислорода с меньшим количеством нейтронов, чем более тяжелые разновидности.
Ученые полагают, что эти изотопы 16O могли образоваться в результате проникновения УФ-излучения в атмосферу. межзвездное пылегазовое облако, из которого образовались первые хондриты нашей первичной Солнечной системы, или же они могли образоваться с помощью определенных механизмов, когда испаренный материал конденсировался в жидкость перед дальнейшим затвердеванием.
Только несколько лабораторных экспериментов подтвердили это. второе объяснение, поэтому изучение обломков радиоактивных осадков взрывов в Хиросиме могло бы дать новую информацию, рассуждают Ассет и его коллеги.
Команда проанализировала образцы, собранные из песчаные пляжи залива Хиросима в 2015 году геолог на пенсии Марио Ванньер и его команда.
Анализ 94 фрагментов. Из обломков ядерных осадков Ассет и его коллеги определили четыре различных типа хиросимского стекла: мелилитовое, анортозитовое, натриево-известковое и кремнеземное.
Химически кварцевое стекло выглядело так же, как зерна кварцевого песка, которые можно найти на любом пляже, а натриево-известковое стекло напоминало промышленное производство. стекло. Однако все четыре типа стекла Хиросимы имели «очень своеобразный» состав изотопов кислорода и кремния, что дало исследователям новый способ изучения того, как они могли образоваться.
Чтобы изучить ситуацию поближе, команда провела моделирование. реконструируя химический состав и физические условия ядерного взрыва на основе предыдущих исследований, используя эти грубые оценки для моделирования возможных процессов конденсации внутри огненного шара в Хиросиме.
Предыдущее исследование показало, что бомба в Хиросиме взорвалась на высоте 580 метров над городом. слишком далеко от поверхности, чтобы оставить кратер. Тем не менее, температура была настолько сильной — достигая 10 миллионов градусов по Цельсию внутри самого огненного шара и примерно 6287 °C (11349 °F) на земле — они испаряли строительные материалы за считанные секунды.
Моделирование команды показали, как мелилитовые жидкости сначала конденсируются из газового облака в процессе, известном как фракционированная конденсация, а затем анортозитовые, натронно-известковые и кремнеземные жидкости. Затем эти капли закаливались на стеклах, когда они подвергались воздействию температур от 1800 до 1400 °C в зависимости от их состава.
«Мелилитовые стекла — это жидкость, которая первой конденсируется и последней закаливается, поэтому именно они могут больше всего взаимодействовать с материалами. в огненном шаре», — объясняют Ассет и его коллеги. «Это может объяснить, почему большинство включений обнаружено именно в этом типе стекла».
Хотя исследователи также заинтригованы перспективой заглянуть в раннюю Солнечную систему через стекла Хиросимы, они признают, что давление, температура и газовые смеси сильно различаются между огненным шаром Хиросимы и солнечным аккреционным диском, где впервые образовались хондриты.
«Несмотря на все эти различия, сходство между стеклами Хиросимы и CAI может указывать на сходство процесс, а именно химические реакции во время конденсации, чтобы объяснить их подобное 16O-обогащение», — заключает команда.
Исследование опубликовано в Earth and Planetary Science Letters. .
