Escombros de la caída de Hiroshima vinculados a los primeros condensados del sistema solar.

22 de febrero de 2024 característica

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por Hannah Bird, Phys.org

El bombardeo atómico de Hiroshima, Japón, por parte de los Estados Unidos en agosto de 1945 no solo fue devastador en ese momento, resultando en la muerte de cientos de miles de personas, sino que también ha tenido impactos duraderos hasta el día de hoy, particularmente en la incidencia elevada de cáncer por radiación.

La investigación continua de la bahía de Hiroshima ha descubierto un nuevo tipo de escombros de la radiación, conocidos como gafas de Hiroshima. Estos se formaron a partir de materiales vaporizados de la bomba y del paisaje circundante e infraestructura que fueron objetivo.

Una nueva investigación publicada en Earth and Planetary Science Letters ha analizado las composiciones químicas e isotópicas de estas gafas para desentrañar su proceso de formación durante el evento nuclear.

Nathan Asset, de la Université Paris Cité, Francia, y sus colegas determinaron que la condensación rápida (1.5–5.5 segundos) dentro de la bola de fuego nuclear (temperatura 3,200–1,000 Kelvin) fue el proceso principal. Esto es similar al proceso por el cual los primeros sólidos (condensados) en el sistema solar, inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAIs) de meteoritos primitivos (condritas), se habrían formado a partir de la vaporización del polvo interestelar y gas de la nebulosa.

Para investigar esto más a fondo, el equipo de investigación identificó cuatro tipos de gafas dentro de las 94 muestras de escombros de la radiación: melilíticas (baja en sílice, alta en óxido de calcio y rica en óxido de magnesio), anortosíticas (contenidos altos en óxido de aluminio y con presencia de hierro), soda-lima (rica en sílice y óxido de sodio) y sílice (~99% de sílice). El origen de la gafa de sílice no pudo ser separado de granos de arena en la playa, pero las gafas de soda-lima son similares en composición a un origen industrial.

Al reconstruir la formación de estas gafas, los investigadores indican que la bola de fuego de plasma explotó a 580 m sobre la ciudad con un radio de 260 m, una temperatura máxima de 107 K y una presión de 106 atmósferas. Una onda térmica tocó el suelo a temperaturas de 6,287°C.

En tan solo 0.35 segundos, la presión descendió para igualarla con la del ambiente circundante y en 10 segundos la temperatura disminuyó a 1,500–2,000 K y la vaporización cesó. En los primeros 0.5–2 segundos después de la explosión, los materiales de la ciudad (concreto, aleaciones de hierro y aluminio, vidrios industriales y tierra) se vaporizaron y se mezclaron con arena, agua del río Ota y la atmósfera para producir las distintas clases de gafas.

Existe dificultad para estimar las cantidades reales de cada componente que se vaporizó, ya que no todos los edificios fueron destruidos; por ejemplo, algunos construidos para resistir terremotos sobrevivieron a la detonación y, por lo tanto, parte del concreto, hierro y ladrillos no se vaporizaron.

Además, diferentes materiales requieren diferentes cantidades de energía para vaporizarse y, por lo tanto, forman núcleos de condensación en diferentes etapas del proceso de formación de la gafa (por ejemplo, la inclusión de agua del río se mantendría por un período más largo, ya que requiere menos energía que el concreto).

La composición isotópica de la sílice dentro de las gafas de Hiroshima fue -23.0 ± 1.8 ‰ a -1.5 ± 1.1 ‰, mientras que la del oxígeno a través de una fracción independiente de la masa fue -3.1 ± 0.6 ‰, todas dentro de los límites de la composición de los CAIs. El equipo de investigación utilizó los resultados de la fracción para determinar que las gafas melilíticas fueron las primeras en formarse, seguidas por las anortosíticas, luego las soda-lima y finalmente una casi pura de sílice.

Aunque la composición del entorno de formación de las gafas de Hiroshima difiere de la de los CAIs (temperatura de 3,500 K para Hiroshima y de 2,000 K para el disco de acreción solar, presión de 1 bar para Hiroshima y 10-3–10-6 bar para el disco solar, entorno rico en oxígeno para Hiroshima y en hidrógeno para el disco solar) y el tiempo durante el cual ocurrieron los eventos (menos de 20 minutos para Hiroshima frente a muchos años para el disco solar), comprender los procesos que ocurrieron durante la transición de gas a sólido nos ayuda a descubrir más sobre los orígenes de nuestro sistema solar y todo lo que se ha desarrollado desde entonces.

Información del diario: Earth and Planetary Science Letters

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