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利用广岛核爆炸的产物研究太阳系的形成

科学探索万象经验2024-03-06

一些法国的科学家,他们研究了 1945 年美国在日本广岛投下的原子弹爆炸后产生的一种特殊的玻璃——广岛玻璃。他们发现,这种玻璃的形成过程和太阳系中最早的固体,也就是陨石中的钙铝富集包裹体(CAIs),有很多相似之处。他们还发现,这种玻璃的氧同位素组成有一种奇怪的现象,叫做质量无关的分馏,这意味着氧同位素的比例不仅取决于它们的质量,还取决于一些其他的因素。这种现象在太阳系中也很常见,但是在地球上很少见,它可以帮助我们理解太阳系的形成和演化。

那么,广岛玻璃是怎么形成的呢?我们先来回顾一下原子弹爆炸的过程。当原子弹爆炸时,它会产生一个巨大的火球,温度非常高,压力非常大,里面的物质会被汽化,包括原子弹本身,还有周围的空气、水、土壤、建筑物等等。这些物质会形成一个混合的气体,然后随着火球的膨胀和冷却,这些气体会逐渐凝结成固体颗粒,就像水蒸气凝结成雨滴一样。

这些固体颗粒就是广岛玻璃,它们有不同的形状、颜色、大小、成分,取决于它们凝结的时间、位置、温度、压力,以及原始物质的种类。这些玻璃会随着火球的扩散落到地面,形成一层沉降物,就像核灰一样。这些沉降物可以在广岛附近的海滩上找到,科学家们就是从那里收集了 94 个样本,进行了分析。

科学家们发现,广岛玻璃有四种类型:分别是低硅、高钙氧化物和富含镁氧化物的梅利莱特玻璃;高铝氧化物含量和含铁的钙长石玻璃;富含硅和钠氧化物的碱性玻璃;几乎纯硅的硅玻璃。其中,硅玻璃的来源可能是海滩上的沙粒,碱性玻璃的来源可能是工业制品,比如玻璃窗,瓶子等。梅利莱特玻璃和钙长石玻璃的来源可能是土壤、水、空气以及混合在一起的其他物质。