U MIKROSKOPSKIM ostacima atomske eksplozije koja je 6. kolovoza 1945. uništila Hirošimu, znanstvenici su pronašli sićušno zrno metalne legure kakva nikad prije nije zabilježena na Zemlji. Materijal je nastao u ekstremnim uvjetima nuklearne eksplozije, a otkriće je objavio tim predvođen geologom Lucom Bindijem sa Sveučilišta u Firenci, piše ScienceAlert.

Vatrena kugla koja je nastala nakon detonacije dosegnula je temperaturu višu od 7000 °C i u nekoliko sekundi isparila metal i ljudsko tkivo. Dok su se materijali hladili, u pepelu je nastalo nešto potpuno novo. Znanstvenici su u komadiću materijala iz pijeska zaljeva Hirošime identificirali metalnu leguru stvorenu u uvjetima nezamislivim izvan nuklearne eksplozije.

Eksperiment u vatrenoj kugli

Luca Bindi objašnjava da nuklearna eksplozija izaziva golem broj nekontroliranih eksperimenata s materijalima. U takvim okolnostima nastaju kombinacije i strukture za čije bi namjerno istraživanje u laboratoriju bile potrebne godine. Nalazi su objavljeni u časopisu Science Advances.

"Nuklearna vatrena kugla izlaže različite materijale ekstremnoj vrućini, silovitom miješanju i nevjerojatno 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 tvari koja se naglo ohladila.

Tragovi u staklenim kuglicama

"Metali, staklo, tlo i građevinski materijali ispare i miješaju se na vrlo visokim temperaturama, a to stvara kemijske kombinacije koje bi se rijetko pojavile u normalnim uvjetima", objasnio je Bindi. "Dok se vatrena kugla širi, materijal se kondenzira i hladi toliko brzo da neobični atomski rasporedi ostanu 'zamrznuti' prije nego što se uspiju pretvoriti u jednostavnije, stabilnije strukture", dodao je. 

Bindi i njegovi 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 se uzorak pokazao posebno zanimljivim jer je unutar staklaste strukture sadržavao mikroskopske fragmente legure željeza i kroma.

Jedinstvena struktura i sastav

Većina metalnih fragmenata bila je očekivana s obzirom na kontekst, no jedan se isticao. "Prvi trag dobili smo iz kemijskih analiza. Jedno je zrno sadržavalo znatno više silicija od okolnih metalnih čestica bogatih željezom i kromom", rekao je Bindi.

Zrno je široko samo oko 10 mikrometara. Analiza je otkrila da sadrži uglavnom željezo, uz krom, silicij, nikal, molibden, mangan i aluminij. Istraživači su za detaljnu analizu odabrali to neobično zrno i još tri slične veličine. Tri usporedna zrna imala su jednostavnu prostorno centriranu kubičnu strukturu, kakva se očekuje kod običnog čelika. No, neobično zrno imalo je znatno složeniju i uređeniju strukturu. 

"Novost je u specifičnoj kombinaciji kemijskog 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"

Znanstvenici vjeruju da je legura nastala kondenzacijom iz metalne pare, nakon čega se iznimno brzo ohladila. U normalnim okolnostima, kondenzirana kapljica formirala bi jednostavniju strukturu jer bi se hladila sporije. Umjesto toga, legura je ostala zarobljena u složenoj konfiguraciji prije nego što je mogla prijeći u stabilnije stanje.

"Ova otkrića upućuju na to da ostaci povijesnih 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 znanstvene strane, materijal je izvanredan, ali ne može se odvojiti od ljudske katastrofe koja ga je stvorila. Ovom se radu stoga mora pristupiti s poniznošću, poštovanjem i jasnom sviješću da znanstvena spoznaja ovdje proizlazi iz ostataka goleme patnje", zaključio je Bindi.