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        1. 廣島的核輻射可能為我們太陽系的形成提供線索

          當美國下降時原子彈1945 年 8 月,在廣島,這座日本城市被一場毀滅性的火球吞沒,導致一名估計有140,000人以及蒸發的土壤和基礎設施。

          七十年后,科學家發現了核爆炸的沉降物碎片以玻璃球的形式散布在廣島灣的一個小島Motoujina的海灘上。科學家提出,曾經構成廣島建筑物的混凝土和鋼材在極端高溫下被鞭打和燃燒,然后冷卻并落回地球,形成圓形的玻璃狀珠子。

          現在,對這些所謂的廣島玻璃的新分析揭示了它們是如何形成的:通過核火球內的凝結。

          巴黎城大學的天體化學家Nathan Asset及其同事分析了這種玻璃的化學和同位素組成,也顯示出與原始隕石的相似之處,稱為球粒隕石,由早期太陽系的星際塵埃和星云氣體形成。

          “通過凝結形成的廣島玻璃意味著它們可能是太陽系中第一批凝結物的類似物,”研究人員說寫在他們的論文中.

          這些第一批冷凝物或固體,也稱為富含鈣鋁的內含物 (CAI),含有大量氧-16同位素(16O)也是一種“較輕”的氧氣形式更少的中子比較重的品種。

          科學家認為這些16O同位素可能是由紫外線穿透星際塵埃氣體云產生的,我們原始太陽系的第一批球粒隕石就是從中形成的,或者它們可能是在汽化的物質在進一步凝固之前凝結成液體時通過特定機制產生的。

          只有很少的實驗室實驗Asset及其同事認為,已經測試了第二種解釋,因此研究廣島爆炸的沉降物碎片可以提供新的見解。

          團隊收集的分析樣本來自廣島灣的沙灘2015年由退休地質學家馬里奧·萬尼爾(Mario Wannier)和他的團隊完成。

          通過分析94塊核沉降物碎片,Asset及其同事確定了四種不同類型的廣島玻璃:石灰玻璃、正碳玻璃、鈉鈣玻璃和二氧化硅玻璃。

          顯微鏡下的廣島玻璃顆粒,包括玻璃(A,B)和鈉鈣玻璃(D)。(Asset等人,EPSL公司, 2024)

          從化學上講,二氧化硅玻璃看起來與您在任何海灘上都能找到的石英砂粒相同,而鈉鈣玻璃類似于工業制造的玻璃。然而,所有四種類型的廣島玻璃都有”很奇特“氧和硅同位素的組成,為研究人員提供了一種研究它們可能如何形成的新方法。

          為了更仔細地觀察,該團隊進行了模擬,重建了先前研究中核爆炸的化學成分和物理條件,使用這些粗略的估計來模擬廣島火球內可能的冷凝過程。

          先前的研究估計,廣島原子彈在城市上空580米處爆炸,離地表太遠,無法留下隕石坑。然而,溫度如此之高——火球本身達到1000萬攝氏度,地面上估計有6,287°C(11,349°F)——它們在幾秒鐘內蒸發了建筑材料。

          該團隊的模擬揭示了鹽酸鹽液體如何首先從氣體云中冷凝,這個過程稱為分餾冷凝,然后是正弦,鈉石灰和二氧化硅液體。然后,當這些液滴暴露在1,800至1,400°C的溫度下時,它們會淬滅到玻璃上,具體取決于它們的成分。

          該團隊模擬的序列顯示了廣島爆炸中蒸發的材料如何在爆炸后的幾秒鐘內凝結成液滴。(Asset等人,EPSL公司, 2024)

          “Melilitic玻璃是第一個凝結的液體,也是最后一個淬火的液體,因此它們是與火球中的材料相互作用最大的液體,”Asset及其同事解釋.“這可以解釋為什么在這種類型的玻璃中發現了大多數內含物。

          雖然研究人員也對通過廣島眼鏡窺視早期太陽系的前景很感興趣,但他們確實承認廣島火球和太陽吸積盤之間的壓力、溫度和氣體混合物存在巨大差異,球粒隕石最初是在那里形成的。

          “盡管存在所有這些差異,但廣島玻璃和CAI之間的相似之處可能表明了類似的過程,即冷凝過程中的化學反應,以解釋它們的相似性16O-enrichment,“團隊總結.

          該研究已發表在地球與行星科學快報.

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