Унікальні кристали з першого ядерного вибуху
Унікальні кристали з першого ядерного вибуху: що виявили вчені через 80 років
Темного липневого ранку 1945 року в пустелі Нью-Мексико американські вчені та військові провели перше в історії випробування ядерної бомби. Вибух потужністю 25 000 тонн тротилу миттєво випарував 30-метрову вежу та перетворив пісок у радіусі 300 метрів на склоподібну масу.
Цей матеріал, відомий як тринітит, отримав свою назву від місця випробувань – полігону Трініті. Через понад 80 років дослідники виявили в зразках червоного тринітіту унікальні кристали, які не зустрічаються більше ніде в природі.
Результати дослідження опубліковані 11 травня в журналі PNAS.
Поштовхом до нового відкриття став раніше знайдений квазікристал у червоному тринітіті. На відміну від типових квазікристалів, що складаються з алюмінію, цей був багатий на кремній. Це наштовхнуло науковців на думку, що в склі Трініті можуть ховатися й інші рідкісні кристалічні структури.
"Ми прагнули детальніше вивчити продукти екстремального мінералоутворення", – зазначив Лука Бінді, мінералог з Флорентійського університету та провідний автор дослідження.
Рідкісний кристал, народжений вибухом
Команда Бінді використала електронний мікрозонд та рентгенівську дифракцію для аналізу зразків червоного тринітіту незвичайного пурпурового відтінку. Цей колір утворився через розплавлені металеві конструкції випробувальної вежі, які потрапили в розжарене скло під час вибуху.
У цих зразках вчені виявили кристал-клатрат – структуру, в якій атоми одного елемента утворюють "клітку", що утримує інші атоми. У цьому випадку кремній сформував 12- та 14-гранні решітки, всередині яких опинилися мідь і кальцій.
Такі кристалічні утворення вкрай рідкісні в природі, особливо серед неорганічних сполук. Це перший випадок виявлення клатратів як побічного продукту ядерного вибуху.
Під час вибуху "Трініті" температура сягнула 1500°C, а тиск миттєво зріс до 8 гігапаскалів – як у глибинних шарах земної кори. Такі екстремальні умови змусили атоми утворити конфігурації, неможливі за звичайних обставин.
Нові горизонти мінералогії
Дослідники також вивчали можливий зв'язок між новим клатратом та раніше знайденим квазікристалом тринітіту. Математичний аналіз показав, що ці структури, ймовірно, утворилися незалежно одна від одної.
Однак вивчення таких взаємозв'язків допомагає розширити уявлення про межі мінералоутворення, які значно перевищують можливості лабораторних умов.
"Екстремальні події – ядерні вибухи, удари блискавки, зіткнення космічних тіл – можуть породжувати нові мінеральні фази та структури, які розширюють наше розуміння організації матерії в умовах, недосяжних для експериментів", – пояснив Бінді.
Відкриття демонструє, як навіть через десятиліття перший ядерний вибух продовжує розкривати нові таємниці фундаментальної науки.
