|
Хиросима и первые конденсаты Солнечной системы
|
|
|
|
Атомная бомбардировка Соединенными Штатами Хиросимы (Япония) в августе 1945 года была не только разрушительной в то время, приведшей к гибели сотен тысяч людей, но и имела долгосрочные последствия, особенно по сей день. заболеваемость раком от радиации. Продолжение исследований залива Хиросимы выявило новый вид обломков радиоактивных осадков, известный как очки Хиросимы. Они образовались из испаренных материалов бомбы, окружающего ландшафта и инфраструктуры, на которую они нацелены. Новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, проанализировало химический и изотопный состав этих стекол, чтобы выяснить процесс их образования во время ядерного события. Натан Асет из Университета Париж-Сите, Франция, и его коллеги определили, что основным процессом была быстрая конденсация (1,5–5,5 секунды) внутри ядерного огненного шара (температура 3200–1000 К). Это похоже на процесс, посредством которого первые твердые тела (конденсаты) в Солнечной системе, богатые кальцием и алюминием включения (CAI) примитивных метеоритов (хондритов), образовались в результате испарения межзвездной пыли и газа туманностей.
|
|
|
|
Чтобы исследовать это дальше, исследовательская группа выделила четыре типа стекол в 94 образцах остатков осадков: мелилитовые (с низким содержанием кремнезема, высоким содержанием оксида кальция и высоким содержанием оксида магния), анортозитовые (с высоким содержанием оксида алюминия и железа), натриево- известь (богатая кремнеземом и оксидом натрия) и кремнезем (~ 99% кремнезема). Происхождение кварцевого стекла невозможно отделить от песчинок на пляже, но натриево-известковые стекла подобны составам промышленного происхождения. Реконструируя формирование этих стекол, исследователи констатируют, что плазменный огненный шар взорвался на высоте 580 м над городом и имел радиус 260 м, пиковую температуру 107 К и давление 106 атмосфер. Тепловая волна коснулась земли при температуре 6287°C. Всего за 0,35 секунды давление упало до уровня окружающей атмосферы, а за 10 секунд температура снизилась до 1500–2000 К и испарение прекратилось. В первые 0,5–2 секунды после взрыва городские материалы (бетон, железные и алюминиевые сплавы, промышленное стекло и почва) испарились и смешались с песком, водой реки Ота и атмосферой для производства различных стекол.
|
|
|
Существуют некоторые трудности с оценкой фактического количества каждого испарившегося компонента, поскольку не все здания были разрушены; например, некоторые из них, построенные так, чтобы выдерживать землетрясения, пережили взрыв, и поэтому некоторые бетон, железо и кирпичи не испарились. Кроме того, разным материалам требуется разное количество энергии для испарения и, следовательно, для образования ядер конденсации на разных стадиях процесса стеклообразования (например, включения речной воды будут поддерживаться дольше, поскольку для этого требуется меньше энергии, чем для бетона). Изотопный состав кремнезема в стеклах Хиросимы составлял от -23,0 ± 1,8 ‰ до -1,5 ± 1,1 ‰, а состав кислорода в результате независимого от массы фракционирования составлял -3,1 ± 0,6 ‰, все из которых попадают в состав CAI.
|
|
|
|
Исследовательская группа использовала результаты фракционирования, чтобы определить, что первыми образовались мелилитовые стекла, затем анортозитовые, затем натриево-известковые и, наконец, почти чистый кремнезем. Хотя состав среды образования хиросимского стекла отличается от состава CAI (температура 3500 К для Хиросимы и 2000 К для солнечного аккреционного диска, давление 1 бар для Хиросимы и 10-3–10-6 бар для солнечного диска, кислород- богатая среда Хиросимы и богатая водородом солнечный диск) и времени, в течение которого происходили события (<20 минут для Хиросимы по сравнению с многими годами для солнечного диска), понимание процессов, происходящих во время перехода газ-твердое тело, помогает нам узнать больше о происхождение нашей солнечной системы и все, что развилось с тех пор.
|
|
|
|
Источник
|
