Il bombardamento atomico di Hiroshima, in Giappone, da parte degli Stati Uniti nell’agosto del 1945 non solo fu devastante per l’epoca, provocando la morte di centinaia di migliaia di persone, ma ha avuto impatti di lunga durata fino ai giorni nostri, in particolare l’elevata incidenza di cancro dovuto alle radiazioni.
Le continue ricerche nella baia di Hiroshima hanno scoperto un nuovo tipo di detriti provenienti dal fallout, noti come occhiali di Hiroshima. Questi si sono formati dai materiali vaporizzati della bomba e dal paesaggio e dalle infrastrutture circostanti presi di mira.
Nuova ricerca pubblicata su Earth and Planetary Science Letters ha analizzato le composizioni chimiche e isotopiche di questi vetri per accertarne il processo di formazione durante l'evento nucleare.
Nathan Asset, dell'Université Paris Cité, in Francia, e colleghi hanno stabilito che la rapida condensazione (1,5-5,5 secondi) all'interno della palla di fuoco nucleare (temperatura 3.200-1.000 Kelvin) era il processo principale. Questo è simile al processo mediante il quale i primi solidi (condensati) nel sistema solare, inclusioni ricche di calcio-alluminio (CAI) di meteoriti primitivi (condriti), si sarebbero formati dalla vaporizzazione della polvere interstellare e del gas nebuloso.
Per indagare ulteriormente, il gruppo di ricerca ha identificato quattro tipi di vetri all'interno dei 94 campioni di detriti della ricaduta:melilitico (basso contenuto di silice, alto ossido di calcio e ricco di ossido di magnesio), anortositico (alto contenuto di ossido di alluminio e contenente ferro), soda- calce (ricca di silice e ossido di sodio) e silice (~99% di silice). L'origine del vetro di silice non può essere separata dai granelli di sabbia della spiaggia, ma i vetri sodico-calcici sono simili a composizioni di origine industriale.
Ricostruendo la formazione di questi vetri, i ricercatori affermano che la palla di fuoco al plasma è esplosa a 580 m sopra la città con un raggio di 260 m, con una temperatura di picco di 10 7 K e una pressione di 10 6 atmosfere. Un'onda termica ha toccato il suolo con una temperatura di 6.287°C.
Nel giro di soli 0,35 secondi, la pressione scese fino a raggiungere quella dell’atmosfera circostante e nel giro di 10 secondi la temperatura scese a 1.500–2.000 K e la vaporizzazione cessò. Negli immediati 0,5-2 secondi successivi all'esplosione, i materiali della città (cemento, leghe di ferro e alluminio, vetro industriale e terra) furono vaporizzati e mescolati con sabbia, acqua del fiume Ota e atmosfera per produrre i vari vetri.
C'è qualche difficoltà nello stimare le quantità effettive di ciascun componente che è stato vaporizzato, poiché non tutti gli edifici sono stati distrutti; ad esempio, alcuni costruiti per resistere ai terremoti sono sopravvissuti all'esplosione e quindi alcuni tipi di cemento, ferro e mattoni non sono stati vaporizzati.
Inoltre, materiali diversi richiedono quantità diverse di energia per vaporizzare e quindi formare nuclei di condensazione in diverse fasi del processo di formazione del vetro (ad esempio, l'inclusione di acqua di fiume verrebbe mantenuta più a lungo poiché richiede meno energia rispetto al calcestruzzo).
La composizione isotopica della silice all'interno dei vetri di Hiroshima era compresa tra -23,0 ± 1,8 ‰ e -1,5 ± 1,1 ‰, mentre quella dell'ossigeno tramite frazionamento indipendente dalla massa era -3,1 ± 0,6 ‰, tutti elementi che rientrano nell'ambito della composizione dei CAI . Il gruppo di ricerca ha utilizzato i risultati del frazionamento per determinare che i vetri melilitici furono i primi a formarsi, poi quelli anortositici, seguiti dalla calce sodata e infine dalla silice quasi pura.
Mentre la composizione dell'ambiente della formazione del vetro di Hiroshima differisce da quella dei CAI (temperatura 3.500 K per Hiroshima e 2.000 K per il disco di accrescimento solare, pressione 1 bar per Hiroshima e 10 -3 –10 -6 barra per il disco solare, ambiente ricco di ossigeno per Hiroshima e ricco di idrogeno per il disco solare) e il tempo durante il quale si sono verificati gli eventi (<20 minuti per Hiroshima contro molti anni per il disco solare), comprendendo i processi che si verificano durante il gas- una solida transizione ci aiuta a scoprire di più sulle origini del nostro sistema solare e su tutto ciò che si è sviluppato da allora.
Ulteriori informazioni: Nathan Asset et al, Condensazione dei vetri del fallout nella palla di fuoco nucleare di Hiroshima con conseguente frazionamento indipendente dalla massa dell'ossigeno, Earth and Planetary Science Letters (2023). DOI:10.1016/j.epsl.2023.118473
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