La bomba nuclear lanzada sobre Hiroshima fue una bomba de fisión nuclear que desencadenó una reacción atómica en cadena. Crédito de la imagen: Desconocido
El ataque atómico llevado a cabo por los Estados Unidos en agosto de 1945 en Hiroshima (Japón) no solo tuvo un impacto devastador en su momento, causando la muerte de cientos de miles de personas, sino que también ha tenido efectos duraderos hasta la actualidad, especialmente en la alta incidencia de cáncer por radiación.
Las investigaciones continuas de la Bahía de Hiroshima han descubierto un nuevo tipo de restos de la lluvia radiactiva, conocidos como Vidrios de Hiroshima (Hiroshima glasses). Estos se formaron a partir de materiales vaporizados de la bomba y del paisaje circundante y la infraestructura objetivo.
Las composiciones químicas e isotópicas de estos vidrios se han analizado para determinar su proceso de formación durante el evento nuclear, según una nueva investigación publicada en Earth and Planetary Science Letters.
El proceso principal fue la condensación rápida (1,5 a 5,5 segundos) dentro de la bola de fuego nuclear (temperatura 3200-1000 Kelvin), según Nathan Asset de la Université Paris Cité, Francia. Esto es similar al proceso por el cual se habrían formado los primeros sólidos (condensados) del sistema solar, así como las inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAI) de meteoritos primitivos (condritas) a partir del gas de la nebulosa y el polvo interestelar.
Dentro de las 94 muestras de escombros radiactivos, el equipo de investigación identificó cuatro tipos de vidrio: melilítico (bajo en sílice, alto en óxido de calcio y rico en óxido de magnesio), anortosítico (alto en óxido de aluminio y contiene hierro), sosa cal (rica en sílice y óxido de sodio) y sílice (~99% sílice). Aunque no se pudo determinar el origen del vidrio de sílice a partir de la arena de la playa, los vidrios sodocálcicos parecen tener composiciones industriales.
Los investigadores afirman que, al reconstruir la formación de estos cristales, la bola de fuego de plasma explotó a 580 metros sobre la ciudad, con un radio de 260 metros y una temperatura máxima de 10,7 K y una presión de 10,6 atmósferas. Una ola térmica alcanzó una temperatura de 6.287 °C en el suelo.
En solo 0,35 segundos, la presión disminuyó hasta igualarse a la de la atmósfera circundante, la temperatura disminuyó a 1.500-2.000 K en 10 segundos y la vaporización se detuvo. Durante los primeros 0,5 a 2 segundos después de la explosión, se vaporizaron los materiales de la ciudad (hormigón, aleaciones de hierro y aluminio, vidrio industrial y tierra) y se mezclaron con arena, agua del río Ota y la atmósfera para crear los diversos vidrios.
Debido a que no todos los edificios fueron destruidos, es difícil estimar las cantidades reales de cada componente que se vaporizó, ya que algunos edificios construidos para resistir terremotos sobrevivieron a la explosión, lo que significa que no todos los componentes de hormigón, hierro y ladrillos se vaporizaron.
Además, debido a que los diferentes materiales requieren diferentes cantidades de energía para vaporizarse, se forman núcleos de condensación en diferentes etapas del proceso de formación del vidrio. El agua del río, que requiere menos energía que el concreto, se mantendría por más tiempo.
La composición isotópica de la sílice en los vidrios de Hiroshima fue de -23,0 ± 1,8 ‰ a -1,5 ± 1,1 ‰, mientras que la composición isotópica del oxígeno mediante fraccionamiento independiente de masa fue de -3,1 ± 0,6 ‰, ambas dentro del ámbito de la composición de los CAI. Los resultados del fraccionamiento fueron utilizados por el equipo de investigación para determinar que los vidrios melilíticos fueron los primeros en formarse, seguidos de los vidrios anortosíticos, la cal sodada y la sílice casi pura.
Si bien la composición del entorno de formación de vidrio de Hiroshima difiere de la de los CAI (temperatura de 3.500 K para Hiroshima y 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, oxígeno- ambiente rico para Hiroshima y rico en hidrógeno para el disco solar) y el tiempo durante el cual ocurrieron los eventos (<20 minutos para Hiroshima versus muchos años para el disco solar), comprender los procesos que ocurren durante la transición gas-sólido nos ayuda a descubrir más sobre los orígenes de nuestro sistema solar y todo lo que se ha desarrollado desde entonces.
REFERENCIAS
Nathan Asset et al, Condensation of fallout glasses in the Hiroshima nuclear fireball resulting in oxygen mass-independent fractionation, Earth and Planetary Science Letters: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X23004867?via%3Dihub
