廣島的核輻射可能為我們太陽系的形成提供線索
當(dāng)美國下降時(shí)原子彈1945 年 8 月,在廣島,這座日本城市被一場(chǎng)毀滅性的火球吞沒,導(dǎo)致一名估計(jì)有140,000人以及蒸發(fā)的土壤和基礎(chǔ)設(shè)施。
七十年后,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了核爆炸的沉降物碎片以玻璃球的形式散布在廣島灣的一個(gè)小島Motoujina的海灘上??茖W(xué)家提出,曾經(jīng)構(gòu)成廣島建筑物的混凝土和鋼材在極端高溫下被鞭打和燃燒,然后冷卻并落回地球,形成圓形的玻璃狀珠子。
現(xiàn)在,對(duì)這些所謂的廣島玻璃的新分析揭示了它們是如何形成的:通過核火球內(nèi)的凝結(jié)。
巴黎城大學(xué)的天體化學(xué)家Nathan Asset及其同事分析了這種玻璃的化學(xué)和同位素組成,也顯示出與原始隕石的相似之處,稱為球粒隕石,由早期太陽系的星際塵埃和星云氣體形成。
“通過凝結(jié)形成的廣島玻璃意味著它們可能是太陽系中第一批凝結(jié)物的類似物,”研究人員說寫在他們的論文中.
這些第一批冷凝物或固體,也稱為富含鈣鋁的內(nèi)含物 (CAI),含有大量氧-16同位素(16O)也是一種“較輕”的氧氣形式更少的中子比較重的品種。
科學(xué)家認(rèn)為這些16O同位素可能是由紫外線穿透星際塵埃氣體云產(chǎn)生的,我們?cè)继栂档牡谝慌蛄kE石就是從中形成的,或者它們可能是在汽化的物質(zhì)在進(jìn)一步凝固之前凝結(jié)成液體時(shí)通過特定機(jī)制產(chǎn)生的。
只有很少的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)Asset及其同事認(rèn)為,已經(jīng)測(cè)試了第二種解釋,因此研究廣島爆炸的沉降物碎片可以提供新的見解。
團(tuán)隊(duì)收集的分析樣本來自廣島灣的沙灘2015年由退休地質(zhì)學(xué)家馬里奧·萬尼爾(Mario Wannier)和他的團(tuán)隊(duì)完成。
通過分析94塊核沉降物碎片,Asset及其同事確定了四種不同類型的廣島玻璃:石灰玻璃、正碳玻璃、鈉鈣玻璃和二氧化硅玻璃。
從化學(xué)上講,二氧化硅玻璃看起來與您在任何海灘上都能找到的石英砂粒相同,而鈉鈣玻璃類似于工業(yè)制造的玻璃。然而,所有四種類型的廣島玻璃都有”很奇特“氧和硅同位素的組成,為研究人員提供了一種研究它們可能如何形成的新方法。
為了更仔細(xì)地觀察,該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了模擬,重建了先前研究中核爆炸的化學(xué)成分和物理?xiàng)l件,使用這些粗略的估計(jì)來模擬廣島火球內(nèi)可能的冷凝過程。
先前的研究估計(jì),廣島原子彈在城市上空580米處爆炸,離地表太遠(yuǎn),無法留下隕石坑。然而,溫度如此之高——火球本身達(dá)到1000萬攝氏度,地面上估計(jì)有6,287°C(11,349°F)——它們?cè)趲酌腌妰?nèi)蒸發(fā)了建筑材料。
該團(tuán)隊(duì)的模擬揭示了鹽酸鹽液體如何首先從氣體云中冷凝,這個(gè)過程稱為分餾冷凝,然后是正弦,鈉石灰和二氧化硅液體。然后,當(dāng)這些液滴暴露在1,800至1,400°C的溫度下時(shí),它們會(huì)淬滅到玻璃上,具體取決于它們的成分。
“Melilitic玻璃是第一個(gè)凝結(jié)的液體,也是最后一個(gè)淬火的液體,因此它們是與火球中的材料相互作用最大的液體,”Asset及其同事解釋.“這可以解釋為什么在這種類型的玻璃中發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)內(nèi)含物。
雖然研究人員也對(duì)通過廣島眼鏡窺視早期太陽系的前景很感興趣,但他們確實(shí)承認(rèn)廣島火球和太陽吸積盤之間的壓力、溫度和氣體混合物存在巨大差異,球粒隕石最初是在那里形成的。
“盡管存在所有這些差異,但廣島玻璃和CAI之間的相似之處可能表明了類似的過程,即冷凝過程中的化學(xué)反應(yīng),以解釋它們的相似性16O-enrichment,“團(tuán)隊(duì)總結(jié).
該研究已發(fā)表在地球與行星科學(xué)快報(bào).
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