Ketika Amerika Serikat menjatuhkan dua bom atom di Hiroshima pada bulan Agustus 1945, kota di Jepang itu dilanda bola api dahsyat yang menewaskan sekitar 140.000 orang dan menguapkan tanah dan infrastruktur.
Tujuh puluh tahun kemudian, para ilmuwan menemukan sisa-sisa radioaktif akibat ledakan nuklir berupa bola kaca yang tersebar di sepanjang pantai Motoujina, sebuah pulau kecil di Teluk Hiroshima. Beton dan baja yang dulunya merupakan bangunan di Hiroshima dikocok dan dibakar dalam suhu yang sangat panas, menurut para ilmuwan, sebelum mendingin dan jatuh kembali ke Bumi dalam bentuk bola kaca bundar.
Kini, analisis baru terhadap kacamata Hiroshima ini mengungkap bagaimana mereka terbentuk: melalui kondensasi dalam bola api nuklir.
Komposisi kimia dan isotop kaca tersebut, yang dianalisis oleh ahli astrokimia Nathan Asset dari Paris Cité University dan rekannya, juga menunjukkan kemiripan dengan meteorit primitif yang disebut kondrit, yang terbentuk dari debu antarbintang dan gas nebular di awal Tata Surya.
“Pembentukan kaca Hiroshima melalui kondensasi menunjukkan bahwa kaca tersebut mungkin analog dengan kondensat pertama di tata surya,” tulis para peneliti dalam makalah mereka.
Kondensat atau padatan pertama ini, juga dikenal sebagai inklusi kaya kalsium-aluminium (CAIs), juga mengandung banyak isotop oksigen-16 (16O), suatu bentuk oksigen yang “lebih ringan” dengan lebih sedikit neutron dibandingkan jenis oksigen yang lebih berat.
Para ilmuwan percaya bahwa isotop 16O ini mungkin dihasilkan oleh radiasi UV yang menembus awan debu dan gas antarbintang yang membentuk kondrit pertama Tata Surya awal, atau bisa juga dihasilkan oleh mekanisme spesifik di mana material yang menguap mengembun menjadi cairan sebelum memadat. lebih jauh.
Hanya beberapa percobaan laboratorium yang menguji penjelasan kedua ini, sehingga mempelajari puing-puing ledakan Hiroshima dapat memberikan wawasan baru, Asset dan rekannya beralasan.
Tim menganalisis sampel yang diambil dari pantai berpasir Teluk Hiroshima pada tahun 2015 oleh mantan ahli geologi Mario Wannier dan timnya.
Dalam analisis terhadap 94 keping puing dampak nuklir, Asset dan rekannya mengidentifikasi empat jenis kaca Hiroshima: melilitik, anorthosite, sodiocalcium, dan silika.
Partikel kaca Hiroshima di bawah mikroskop, termasuk gelas melilitik (A, B) dan gelas soda-kapur (D). (Aset et al., EPSL2024)
Secara kimiawi, kaca silika tampak seperti butiran pasir kuarsa yang biasa Anda temukan di pantai mana pun, dan kaca soda kapur menyerupai kaca yang diproduksi secara industri. Namun, keempat jenis kaca Hiroshima memiliki komposisi oksigen dan isotop silikon yang “sangat aneh”, memberikan para peneliti cara baru untuk mempelajari bagaimana kaca tersebut terbentuk.
Untuk melihat lebih dekat, tim melakukan simulasi yang merekonstruksi komposisi kimia dan kondisi fisik ledakan nuklir dari penelitian sebelumnya, menggunakan perkiraan kasar ini untuk memodelkan kemungkinan proses kondensasi di bola api Hiroshima.
Penelitian sebelumnya memperkirakan bom Hiroshima meledak 580 meter di atas kota, terlalu jauh dari permukaan untuk meninggalkan kawah. Namun suhunya begitu tinggi—mencapai 10 juta derajat Celcius di dalam bola api itu sendiri dan diperkirakan mencapai 6.287 °C (11.349 °F) di permukaan tanah—sehingga bahan-bahan bangunan menguap dalam hitungan detik.
Simulasi tim mengungkapkan bagaimana cairan melilitik mula-mula mengembun dari gumpalan gas dalam proses yang dikenal sebagai kondensasi fraksional, diikuti oleh cairan anorthositic, sodic, dan silika. Tetesan ini kemudian didinginkan hingga menjadi gelas ketika terkena suhu antara 1800 dan 1400 °C, tergantung pada komposisinya.
Urutan dari simulasi tim menunjukkan bagaimana material yang menguap dalam ledakan Hiroshima mengembun menjadi tetesan dalam hitungan detik setelah ledakan. (Aset et al., EPSL2024)
“Gelas melilite merupakan cairan pertama yang mengembun dan terakhir padam, sehingga merupakan cairan yang paling banyak berinteraksi dengan material di dalam bola api,” jelas Asset dan rekannya. “Ini bisa menjelaskan mengapa sebagian besar inklusi ditemukan pada jenis kaca ini.”
Meskipun para peneliti juga tertarik dengan prospek awal Tata Surya melalui kacamata Hiroshima, mereka mengakui bahwa tekanan, suhu, dan campuran gas berbeda secara signifikan antara bola api Hiroshima dan piringan akresi matahari tempat kondrit pertama kali terbentuk.
“Terlepas dari semua perbedaan ini, kesamaan antara kacamata Hiroshima dan CAI dapat menunjukkan proses serupa, yaitu reaksi kimia selama kondensasi, untuk menjelaskan pengayaan 16O yang serupa,” tim menyimpulkan.
Studi ini dipublikasikan di Surat tentang Ilmu Bumi dan Planet.
+ There are no comments
Add yours