Le bombardement atomique d'Hiroshima, au Japon, par les États-Unis en août 1945 a été non seulement dévastateur à l'époque, entraînant la mort de centaines de milliers de personnes, mais il a également eu des conséquences de longue date jusqu'à nos jours, en particulier l'augmentation du nombre de personnes. incidence de cancer dû aux radiations.
Les recherches continues dans la baie d'Hiroshima ont permis de découvrir un nouveau type de débris issus des retombées, connus sous le nom de verres d'Hiroshima. Ceux-ci se sont formés à partir des matériaux vaporisés de la bombe et du paysage et des infrastructures environnants ciblés.
Nouvelle recherche publiée dans Earth and Planetary Science Letters a analysé les compositions chimiques et isotopiques de ces verres pour déterminer leur processus de formation lors de l'événement nucléaire.
Nathan Asset, de l'Université Paris Cité, France, et ses collègues ont déterminé que la condensation rapide (1,5 à 5,5 secondes) au sein de la boule de feu nucléaire (température de 3 200 à 1 000 Kelvin) était le processus principal. Ceci s'apparente au processus par lequel les premiers solides (condensats) du système solaire, des inclusions riches en calcium-aluminium (CAI) de météorites primitives (chondrites), se seraient formés à partir de la vaporisation de poussière interstellaire et de gaz de nébuleuse.
Pour approfondir cette question, l'équipe de recherche a identifié quatre types de verres parmi les 94 spécimens de débris retombants :mélilitique (faible teneur en silice, haute teneur en oxyde de calcium et riche en oxyde de magnésium), anorthositique (teneur élevée en oxyde d'aluminium et contenant du fer), soude- chaux (riche en silice et oxyde de sodium) et silice (~99% de silice). L'origine du verre de silice ne peut être séparée des grains de sable sur la plage, mais les verres sodocalciques s'apparentent à des compositions d'origine industrielle.
En reconstituant la formation de ces verres, les chercheurs affirment que la boule de feu à plasma a explosé à 580 m au-dessus de la ville avec un rayon de 260 m, avec une température maximale de 10 7 . K et une pression de 10 6 ambiances. Une onde thermique a touché le sol à des températures de 6 287°C.
En seulement 0,35 seconde, la pression a chuté pour correspondre à celle de l’atmosphère environnante et en 10 secondes, la température est tombée à 1 500-2 000 K et la vaporisation a cessé. Dans les 0,5 à 2 secondes qui ont suivi l'explosion, les matériaux de la ville (béton, alliages de fer et d'aluminium, verre industriel et terre) ont été vaporisés et mélangés avec du sable, de l'eau de la rivière Ota et l'atmosphère pour produire les différents verres.
Il est difficile d'estimer les quantités réelles de chaque composant vaporisé, car tous les bâtiments n'ont pas été détruits; par exemple, certains construits pour résister aux tremblements de terre ont survécu à l'explosion et donc du béton, du fer et des briques n'ont pas été vaporisés.
De plus, différents matériaux nécessitent différentes quantités d'énergie pour se vaporiser et forment donc des noyaux de condensation à différentes étapes du processus de formation du verre (par exemple, l'inclusion de l'eau de rivière durerait plus longtemps car elle nécessite moins d'énergie que le béton).
La composition isotopique de la silice dans les verres d'Hiroshima était de -23,0 ± 1,8 ‰ à -1,5 ± 1,1 ‰, tandis que celle de l'oxygène via un fractionnement indépendant de la masse était de -3,1 ± 0,6 ‰, qui entrent tous dans le domaine de la composition des CAI. . L'équipe de recherche a utilisé les résultats du fractionnement pour déterminer que les verres mélilitiques étaient les premiers à se former, puis les anorthositiques, suivis de la chaux sodée et enfin de la silice presque pure.
Tandis que la composition de l'environnement de la formation vitreuse d'Hiroshima diffère de celle des CAI (température 3 500 K pour Hiroshima et 2 000 K pour le disque d'accrétion solaire, 1 bar de pression pour Hiroshima et 10 -3 –10 -6 bar pour le disque solaire, environnement riche en oxygène pour Hiroshima et riche en hydrogène pour le disque solaire) et le temps sur lequel les événements se sont produits (<20 minutes pour Hiroshima contre plusieurs années pour le disque solaire), comprendre les processus se produisant au cours de l'évolution du gaz. Une transition solide nous aide à en savoir plus sur les origines de notre système solaire et tout ce qui s'est développé depuis.
Plus d'informations : Nathan Asset et al, Condensation des verres de retombées dans la boule de feu nucléaire d'Hiroshima entraînant un fractionnement de l'oxygène indépendant de la masse, Earth and Planetary Science Letters (2023). DOI :10.1016/j.epsl.2023.118473
Informations sur le journal : Lettres scientifiques de la Terre et des planètes
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