U mikroskopskim ostacima atomske eksplozije koja je 6. avgusta 1945. godine uništila Hirošimu, naučnici su pronašli sićušno zrno metalne legure kakva nikada ranije nije zabilježena na Zemlji. Materijal je nastao u ekstremnim uslovima nuklearne eksplozije, a otkriće je objavio tim predvođen geologom Lucom Bindijem sa Univerziteta u Firenci, piše ScienceAlert.
Vatrena kugla nastala nakon detonacije dostigla je temperaturu višu od 7000 °C i za nekoliko sekundi isparila metal i ljudsko tkivo. Dok su se materijali hladili, u pepelu je nastalo nešto potpuno novo. Naučnici su u komadiću materijala iz pijeska Hirošimskog zaliva identifikovali metalnu leguru stvorenu u uslovima nezamislivim izvan nuklearne eksplozije.
Eksperiment u vatrenoj kugli
Luca Bindi objašnjava da nuklearna eksplozija izaziva ogroman broj nekontrolisanih eksperimenata s materijalima. U takvim okolnostima nastaju kombinacije i strukture za čije bi namjerno istraživanje u laboratoriji bile potrebne godine.
Nalazi su objavljeni u časopisu Science Advances.
„Nuklearna vatrena kugla izlaže različite materijale ekstremnoj vrućini, silovitom miješanju i nevjerovatno brzom hlađenju, a sve se to odvija u nekoliko sekundi“, rekao je Bindi.
Eksplozija bombe „Little Boy“ od 15 kilotona ostavila je brojne posljedice. Među njima su i mikroskopske čestice radioaktivnih ostataka. Riječ je o sićušnim staklastim kuglicama koje su nastale miješanjem isparene i rastaljene materije koja se naglo ohladila.
Tragovi u staklenim kuglicama
„Metali, staklo, tlo i građevinski materijali ispare i miješaju se na veoma visokim temperaturama, a to stvara hemijske kombinacije koje bi se rijetko pojavile u normalnim uslovima“, objasnio je Bindi.
„Dok se vatrena kugla širi, materijal se kondenzuje i hladi toliko brzo da neobični atomski rasporedi ostanu ‘zamrznuti’ prije nego što se uspiju pretvoriti u jednostavnije, stabilnije strukture“, dodao je.
Bindi i njegove kolege tražili su upravo neobične metalne faze sačuvane u ostacima eksplozije. Proučili su 34 uzorka i koristili tehnike visoke rezolucije kako bi ispitali sastav i strukturu svake kuglice.
Jedan uzorak pokazao se posebno zanimljivim jer je unutar staklaste strukture sadržavao mikroskopske fragmente legure gvožđa i hroma.
Jedinstvena struktura i sastav
Većina metalnih fragmenata bila je očekivana s obzirom na kontekst, ali jedan se posebno izdvojio.
„Prvi trag dobili smo iz hemijskih analiza. Jedno zrno sadržavalo je znatno više silicijuma od okolnih metalnih čestica bogatih gvožđem i hromom“, rekao je Bindi.
Zrno je široko samo oko 10 mikrometara. Analiza je otkrila da se uglavnom sastoji od gvožđa, uz hrom, silicijum, nikl, molibden, mangan i aluminijum.
Istraživači su za detaljnu analizu odabrali to neobično zrno i još tri slične veličine. Tri uporedna zrna imala su jednostavnu prostorno centriranu kubičnu strukturu, kakva se očekuje kod običnog čelika. Međutim, neobično zrno imalo je znatno složeniju i uređeniju strukturu.
„Novost je u specifičnoj kombinaciji hemijskog sastava i kristalne strukture. Ona ne odgovara poznatim industrijskim legurama niti ranije zabilježenim produktima eksplozija“, objasnio je Bindi.
„Ne može se odvojiti od katastrofe koja ga je stvorila“
Naučnici vjeruju da je legura nastala kondenzacijom iz metalne pare, nakon čega se izuzetno brzo ohladila. U normalnim okolnostima, kondenzovana kapljica formirala bi jednostavniju strukturu jer bi se hladila sporije.
Umjesto toga, legura je ostala zarobljena u složenoj konfiguraciji prije nego što je mogla preći u stabilnije stanje.
„Ova otkrića upućuju na to da ostaci istorijskih eksplozija možda sadrže čitav niz rijetkih metastabilnih faza. Mnoge od njih skrivene su u zrncima širokim tek nekoliko mikrometara, pa ih je zato lako previdjeti“, rekao je Bindi.
To znači da pepeo nuklearnih eksplozija može skrivati materijale za koje još ne znamo da postoje.
„Sa naučne strane, materijal je izvanredan, ali ne može se odvojiti od ljudske katastrofe koja ga je stvorila. Ovom radu stoga se mora pristupiti s poniznošću, poštovanjem i jasnom sviješću da naučna spoznaja ovdje proizlazi iz ostataka ogromne patnje“, zaključio je Bindi.