Cuando Estados Unidos lanzó dos bombas atómicas sobre Hiroshima en agosto de 1945, la ciudad japonesa quedó envuelta en una devastadora bola de fuego que mató a unas 140.000 personas y vaporizó la tierra y la infraestructura. Setenta años después, los científicos descubrieron restos de la explosión nuclear en forma de esferas vidriosas esparcidas a lo largo de la playa de Motoujina, una pequeña isla en la bahía de Hiroshima. Los científicos propusieron que el hormigón y el acero que una vez formaron los edificios de Hiroshima habían sido batidos y quemados en el calor extremo, antes de enfriarse y caer de nuevo a la Tierra como cuentas redondeadas, parecidas al vidrio.
Ahora, un nuevo análisis de los llamados cristales de Hiroshima ha revelado cómo se formaron: por condensación dentro de la bola de fuego nuclear. La composición química e isotópica de los vidrios, analizada por el astroquímico Nathan Asset de la Universidad Paris Cité y sus colegas, también muestra similitudes con los meteoritos primitivos llamados condritas, que se formaron a partir de polvo interestelar y gas nebular en el Sistema Solar temprano.
“La formación de los cristales de Hiroshima por condensación implica que pueden ser análogos a los primeros condensados del Sistema Solar”, escriben los investigadores en su artículo.
Estos primeros condensados, o sólidos, también conocidos como inclusiones ricas en calcio y aluminio (CAI), también contienen muchos isótopos de oxígeno-16 (16O), una forma “más ligera” de oxígeno con menos neutrones que las variedades más pesadas. Los científicos creen que estos isótopos 16O pueden haber sido producidos por la penetración de rayos UV en la nube de polvo y gas interestelar a partir de la cual se formaron las primeras condritas de nuestro Sistema Solar primordial, o podrían haber sido producidos por mecanismos específicos cuando el material vaporizado se condensó en líquido antes de solidificarse aún más.
Sólo unos pocos experimentos de laboratorio han probado esta segunda explicación, por lo que estudiar los restos de las explosiones de Hiroshima podría proporcionar nuevos conocimientos, razonaron Asset y sus colegas. El equipo analizó muestras recolectadas en las playas arenosas de la bahía de Hiroshima en 2015 por el geólogo retirado Mario Wannier y su equipo.
Al analizar 94 fragmentos de desechos nucleares, Asset y sus colegas identificaron cuatro tipos diferentes de vidrios de Hiroshima: melilítico, anortosítico, sodocálcico y sílice. Químicamente, el vidrio de sílice tenía el mismo aspecto que los granos de arena de cuarzo que encontrarías en cualquier playa, y el vidrio de cal sodada parecía vidrio fabricado industrialmente. Sin embargo, los cuatro tipos de vidrio de Hiroshima tenían composiciones “muy peculiares” de isótopos de oxígeno y silicio, lo que dio a los investigadores una nueva forma de estudiar cómo posiblemente se formaron.
Para observar más de cerca, el equipo realizó simulaciones que reconstruían la composición química y las condiciones físicas de la explosión nuclear a partir de investigaciones anteriores, utilizando esas estimaciones crudas para modelar posibles procesos de condensación dentro de la bola de fuego de Hiroshima. Investigaciones anteriores han estimado que la bomba de Hiroshima explotó a 580 metros sobre la ciudad, demasiado lejos de la superficie para dejar un cráter. Sin embargo, las temperaturas fueron tan intensas (alcanzando 10 millones de grados Celsius dentro de la propia bola de fuego y aproximadamente 6.287°C en el suelo) que vaporizaron los materiales de construcción en cuestión de segundos.
Las simulaciones del equipo revelaron cómo los líquidos melilíticos se condensaban primero a partir de la nube de gas, en un proceso conocido como condensación fraccionada, seguidos por los líquidos anortosíticos, sodocálcicos y sílice. Estas gotas luego se enfriaron hasta formar vidrios cuando se expusieron a temperaturas entre 1.800 y 1.400°C, dependiendo de su composición.
“Los vidrios melilíticos son el primer líquido en condensarse y el último en apagarse, por lo que son los que pueden interactuar más con los materiales de la bola de fuego”, explican Asset y sus colegas. “Esto podría explicar por qué la mayoría de las inclusiones se encuentran en este tipo de vidrio”.
Si bien los investigadores también están intrigados por la perspectiva de observar el Sistema Solar temprano a través de los cristales de Hiroshima, reconocen que la presión, las temperaturas y las mezclas gaseosas difieren enormemente entre la bola de fuego de Hiroshima y el disco de acreción solar, donde se formaron las condritas por primera vez.
“A pesar de todas estas diferencias, las similitudes entre los vidrios de Hiroshima y los CAI podrían indicar un proceso similar, concretamente reacciones químicas durante la condensación, para explicar su enriquecimiento similar en 16O”, concluye el equipo.
El estudio ha sido publicado en Earth and Planetary Science Letters.
Fuente: Science Alert.
