当美国衰落时1945 年 8 月,广岛这座日本城市被一场毁灭性的火球吞没,造成一名估计有14万人以及蒸发的地球和基础设施。
七十年后,科学家发现了核爆炸的尘埃碎片散布在广岛湾小岛本品的海滩上。科学家们提出,曾经构成广岛建筑物的混凝土和钢材在极度高温下被搅拌和焚烧,然后冷却并以圆形玻璃状珠子的形式落回地球。
现在,对那些所谓的广岛玻璃的新分析揭示了它们是如何形成的:通过核火球内的凝结。
巴黎西岱大学的天体化学家 Nathan Asset 及其同事对这些玻璃的化学和同位素成分进行了分析,结果也显示出与被称为“陨石”的原始陨石的相似之处。球粒陨石,由早期太阳系中的星际尘埃和星云气体形成。
研究人员表示:“广岛玻璃是通过凝结形成的,这意味着它们可能类似于太阳系中的第一个凝结物。”在他们的论文中写下。
这些第一凝结物或固体,也称为富钙铝夹杂物 (CAI),含有大量氧16同位素(16O)也是一种“较轻”形式的氧气更少的中子比较重的品种。
科学家认为这些16O同位素可能是由紫外线穿透星际尘埃气体云产生的,我们的原始太阳系的第一个球粒陨石就是从该云中形成的,或者它们可能是在汽化物质在进一步凝固之前凝结成液体时通过特定机制产生的。
只有一个一些实验室实验阿特和他的同事们认为,我们已经测试了第二种解释,因此研究广岛爆炸的放射性尘埃碎片可以提供新的见解。
团队分析收集的样本 来自广岛湾的沙滩2015 年由退休地质学家 Mario Wannier 和他的团队完成。
通过分析 94 块核尘埃碎片,阿斯特和同事发现了四种不同类型的广岛玻璃:黄六柱石、斜长石、钠钙石和二氧化硅。
从化学角度来看,二氧化硅玻璃看起来与海滩上常见的石英沙粒相同,而钠钙玻璃则类似于工业制造的玻璃。然而,所有四种广岛玻璃都具有“非常奇特“氧和硅同位素的成分,为研究人员提供了一种新的方法来研究它们是如何形成的。
为了更仔细地观察,该团队进行了模拟,根据之前的研究重建了核爆炸的化学成分和物理条件,并使用这些粗略的估计来模拟广岛火球内可能的凝结过程。
此前的研究估计,广岛原子弹在城市上空 580 米处爆炸,距离地表太远,无法留下弹坑。然而,温度如此之高——火球本身达到 1000 万摄氏度,地面估计达到 6,287 °C (11,349 °F)——建筑材料在几秒钟内就蒸发了。
该团队的模拟揭示了黄六柱石液体如何首先从气体云中凝结,这一过程被称为分馏凝结,然后是钙长石、钠钙和二氧化硅液体。当这些液滴暴露在 1,800 至 1,400 °C 的温度(具体取决于其成分)时,它们会淬火成玻璃。
Asset 和同事表示:“黄玻璃是最先凝结、最后淬灭的液体,因此它们是最能与火球中的材料相互作用的玻璃。”解释。 “这可以解释为什么大多数夹杂物都存在于这种类型的玻璃中。”
虽然研究人员也对通过广岛玻璃观察早期太阳系的前景感兴趣,但他们确实承认广岛火球和最初形成球粒陨石的太阳吸积盘之间的压力、温度和气体混合物存在巨大差异。
“尽管存在这些差异,广岛玻璃和 CAI 之间的相似之处可能表明了类似的过程,即冷凝过程中的化学反应,以解释它们的相似之处16O-浓缩”团队结论。
该研究发表于地球与行星科学通讯。