Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Natur

Hiroshima-nedfaldsrester forbundet med første solsystemkondensater

Diagrammatisk forklaring af ildkuglens udvikling i de 5 sekunder efter Hiroshima-atombombens detonation. Kredit:Asset et al, 2024

Atombombningen af ​​Hiroshima, Japan, af USA i august 1945 var ikke kun ødelæggende på det tidspunkt, hvilket resulterede i hundredtusindvis af menneskers død, men det har haft langvarige konsekvenser indtil i dag, især de høje forekomst af kræft fra stråling.



Fortsat forskning i Hiroshima-bugten har afsløret en ny slags affald fra nedfaldet, kendt som Hiroshima-briller. Disse blev dannet af fordampede materialer fra bomben og det omgivende landskab og infrastruktur, der blev målrettet.

Ny forskning offentliggjort i Earth and Planetary Science Letters har analyseret de kemiske og isotopiske sammensætninger af disse glas for at fastslå deres dannelsesproces under den nukleare begivenhed.

Nathan Asset, fra Université Paris Cité, Frankrig, og kolleger fastslog, at hurtig kondensation (1,5-5,5 sekunder) i den nukleare ildkugle (temperatur 3.200-1.000 Kelvin) var den primære proces. Dette er beslægtet med den proces, hvorved de første faste stoffer (kondensater) i solsystemet, calcium-aluminium-rige indeslutninger (CAI'er) af primitive meteoritter (kondritter), ville være blevet dannet ved fordampning af interstellart støv og nebulagas.

For at undersøge dette yderligere identificerede forskerholdet fire typer glas inden for de 94 prøver af nedfaldsrester:melilitisk (lavt silica, højt calciumoxid og rig på magnesiumoxid), anortositisk (højt indhold af aluminiumoxid og jernholdigt), soda- kalk (rig på silica og natriumoxid) og silica (~99% silica). Oprindelsen af ​​silicaglasset kunne ikke adskilles fra sandkorn på stranden, men soda-lime-glassene ligner sammensætninger af industriel oprindelse.

Eksempler på Hiroshima-briller under optisk (C, E, F) og scanningselektronmikroskop (A, B, D). Kredit:Asset et al, 2024

Ved at rekonstruere dannelsen af ​​disse briller siger forskerne, at plasma-ildkuglen eksploderede 580 m over byen med en radius på 260 m, en toptemperatur på 10 7 K og et tryk på 10 6 atmosfærer. En termisk bølge rørte jorden ved temperaturer på 6.287°C.

Inden for blot 0,35 sekunder faldt trykket for at matche trykket i den omgivende atmosfære, og inden for 10 sekunder faldt temperaturen til 1.500-2.000 K, og fordampningen ophørte. I de umiddelbare 0,5-2 sekunder efter eksplosionen blev bymaterialer (beton, jern og aluminiumslegeringer, industriglas og jord) fordampet og blandet med sand, Ota-flodens vand og atmosfæren for at producere de forskellige glas.

Der er nogle vanskeligheder med at estimere de faktiske mængder af hver komponent, der blev fordampet, da ikke alle bygninger blev ødelagt; nogle, der er bygget til at modstå jordskælv, overlevede f.eks. eksplosionen, og derfor blev noget beton, jern og mursten ikke fordampet.

Derudover kræver forskellige materialer forskellige mængder energi for at fordampe og danner derfor kondensationskerner på forskellige stadier af glasdannelsesprocessen (f.eks. vil inklusion af flodvand opretholdes i længere tid, da det kræver mindre energi end beton).

Den isotopiske sammensætning af silica i Hiroshima-glassene var -23,0 ± 1,8 ‰ til -1,5 ± 1,1 ‰, mens den for oxygen via masseuafhængig fraktionering var -3,1 ± 0,6 ‰, som alle falder inden for rammerne af sammensætningen af ​​CAI'er . Forskerholdet brugte resultaterne af fraktioneringen til at bestemme melilitiske glas var de første til at danne, derefter anortositiske, efterfulgt af soda-kalk og til sidst næsten ren silica.

Mens sammensætningen af ​​miljøet i Hiroshima-glasdannelsen adskiller sig fra den for CAI'er (temperatur 3.500 K for Hiroshima og 2.000 K for soltilvækstskiven, 1 bar tryk for Hiroshima og 10 -3 –10 -6 bar for solskiven, iltrigt miljø for Hiroshima og brintrigt for solskiven) og den tid, hvor begivenhederne fandt sted (<20 minutter for Hiroshima versus mange år for solskiven), forstå de processer, der finder sted under gas- solid overgang hjælper os med at afdække mere om oprindelsen af ​​vores solsystem og alt det, der har udviklet sig siden.

Flere oplysninger: Nathan Asset et al., Kondensering af nedfaldsglas i Hiroshima nukleare ildkugle, der resulterer i iltmasseuafhængig fraktionering, Earth and Planetary Science Letters (2023). DOI:10.1016/j.epsl.2023.118473

Journaloplysninger: Earth and Planetary Science Letters

© 2024 Science X Network