廣島的核輻射可能為我們太陽(yáng)系的形成提供線索

當(dāng)美國(guó)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(méi)，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。科學(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(guò)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(yáng)系的星際塵埃和星云氣體形成。

“通過(guò)凝結(jié)形成的廣島玻璃意味著它們可能是太陽(yáng)系中第一批凝結(jié)物的類似物，”研究人員說(shuō)寫(xiě)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?yáng)系的第一批球粒隕石就是從中形成的，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(guò)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(jiàn)解。

團(tuán)隊(duì)收集的分析樣本來(lái)自廣島灣的沙灘2015年由退休地質(zhì)學(xué)家馬里奧·萬(wàn)尼爾（Mario Wannier）和他的團(tuán)隊(duì)完成。

通過(guò)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(lái)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(lái)模擬廣島火球內(nèi)可能的冷凝過(guò)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(wú)法留下隕石坑。然而，溫度如此之高——火球本身達(dá)到1000萬(wàn)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(guò)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(guò)廣島眼鏡窺視早期太陽(yáng)系的前景很感興趣，但他們確實(shí)承認(rèn)廣島火球和太陽(yáng)吸積盤(pán)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(guò)程，即冷凝過(guò)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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