Mario Wannier, un geólogo de carrera con experiencia en el estudio de la vida marina pequeña, estaba clasificando metódicamente a través de partículas en muestras de arena de playa de la península de Motoujina de Japón cuando vio algo inesperado: una serie de pequeñas esferas vidriosas y otros objetos inusuales.
Wannier, quien ahora está retirado, había estado comparando los desechos biológicos en las arenas de las playas de diferentes áreas en un esfuerzo por evaluar la salud de los ecosistemas marinos locales y regionales. El trabajo consistió en examinar cada partícula de arena en una muestra bajo un microscopio, y conun cepillo fino que separa las partículas de interés de los granos de sedimento en una bandeja para su posterior estudio.
Una sorpresa en los granos de arena: partículas vítreas
"Había visto cientos de muestras de playas del sudeste asiático, y puedo distinguir inmediatamente los granos minerales de las partículas creadas por animales o plantas, así que eso es muy fácil", dijo. En las arenas de Motoujina, recolectadas por el colega de Wannier, MarcDe Urreiztieta, encontró rastros familiares de organismos unicelulares conocidos como foraminíferos, que vienen en una variedad de formas. Por lo general, tienen conchas y residen en y alrededor del sedimento del fondo marino.
"Pero había algo más ... es tan obvio cuando miras las muestras", dijo. "No te puedes perder estas partículas extrañas. Generalmente son aerodinámicas, vidriosas, redondeadas; estas partículas me recordaron de inmediatode algunas partículas esféricas redondeadas que había visto en muestras de sedimentos del límite Cretáceo-Terciario ", el llamado límite KT ahora denominado límite Cretáceo-Paleógeno K-Pg que marcó un evento de extinción masiva planetaria, incluyendola muerte de los dinosaurios, hace unos 66 millones de años.
En 1980, Luis Álvarez, un Premio Nobel que trabajó en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Laboratorio Berkeley y UC Berkeley, junto con su hijo, el geólogo Walter Álvarez, propuso una teoría, basada en una alta concentración de iridio en depósitos en elLímite K-Pg, que un gran impacto de meteorito causó esta muerte masiva. Junto con la evidencia más reciente, los científicos ahora creen que el impacto ocurrió en la región de la Península de Yucatán. En los impactos de meteoritos, el material del suelo licuado se expulsa a la atmósfera, formando gotas de material vítreo que caen al suelo.
Algunas de las esferas vítreas que Wannier examinó parecían estar fusionadas con otras esferas, y otras exhibían características de cola. Mientras que algunas de las partículas vítreas se parecían a las asociadas con impactos de meteoritos, otras que Wannier descubrió no eran tan familiares, entre ellaseran partículas con una composición similar al caucho y partículas que presentaban una variedad de materiales recubiertos en una capa o múltiples capas de vidrio o sílice. Muchas de las partículas midieron aproximadamente 0.5 milímetros a 1 milímetro de ancho.
Wannier no tenía idea en ese momento que esta colección vidriosa de partículas que encontró conduciría a un esfuerzo de investigación de un año que involucraría a científicos y experimentos en Berkeley Lab y UC Berkeley. El esfuerzo finalmente revelaría la diversidad y singularidad departículas estudiadas, incluidas mezclas inusuales de productos químicos y minerales; el ambiente exótico de alta temperatura y alta presión en el que se formaron; y el potencial de nuevos descubrimientos en exploraciones posteriores.
Concentración, volumen de material apunta a explosión de bomba A
Después de este hallazgo inicial en 2015, Wannier viajó a Japón para recolectar más muestras de arena de playa de la misma región, cerca de la ciudad de Hiroshima.
En todas estas muestras, había entre 12.6 y 23.3 gramos de estos esferoides y otras partículas inusuales por cada kilogramo 2.2 libras de arena. Este extraño surtido de partículas vítreas representó entre 0.6 por ciento y 2.5 por ciento de todas lasgranos que fueron examinados. Wannier extrajo alrededor de 10,000 de estas partículas de las arenas y las clasificó en seis grupos diferentes de acuerdo con sus rasgos físicos.
Las concentraciones consistentemente altas de este extraño surtido de partículas en las arenas de la playa recolectadas a unas 4 a 7 millas de la ciudad de Hiroshima levantaron sus sospechas de que podrían estar relacionadas con la explosión de una bomba atómica que devastó Hiroshima en la mañana del 6 de agosto,1945. Esa bomba había matado instantáneamente a 70,000 o más personas, con una cifra final de muertes que explicaba los efectos de radiación asociados que posiblemente excedían de 145,000. La bomba y las tormentas de fuego resultantes en su mayoría nivelaron un área que medía más de 4 millas cuadradas, y destruyeron o dañaron aproximadamente 90% de estructuras en la ciudad.
Basado en el volumen de los desechos vidriosos encontrados en las arenas de la playa, Wannier y sus colegas estimaron que un kilómetro cuadrado, o aproximadamente 0.4 millas cuadradas de arena de playa en el área, se recogió de su superficie a una profundidad de aproximadamente 4 pulgadas,contendría alrededor de 2.200 a 3.100 toneladas de partículas.
Un estudio que detalla los análisis del material, publicado en la revista Antropoceno , proporciona una exploración exhaustiva de las muchas fuentes posibles para las partículas inusuales, y concluye que son las consecuencias de la bomba atómica de la ciudad destruida de Hiroshima.
"Este fue el peor evento hecho por el hombre hasta ahora", dijo Wannier. "En la sorpresa de encontrar estas partículas, la gran pregunta para mí fue: tienes una ciudad, y un minuto después no tienes ciudad. Hubola pregunta de: "¿Dónde está la ciudad ¬¬- dónde está el material?" Es un tesoro haber descubierto estas partículas. Es una historia increíble ".
Conexión con Berkeley Lab, UC Berkeley para análisis detallados
Wannier y de Urreiztieta querían aprender más sobre las muestras, por lo que se pusieron en contacto con Rudy Wenk, profesor de mineralogía en UC Berkeley y afiliado de Berkeley Lab desde hace mucho tiempo; Wannier y Wenk habían estudiado geología en la Universidad de Basilea, Suiza,décadas antes
Wenk estudió por primera vez las muestras del área de Hiroshima utilizando un microscopio electrónico. Esto permitió una exploración detallada de su composición y estructuras.
Observó una gran variedad en la composición química de las muestras, incluidas las concentraciones de aluminio, silicio y calcio; glóbulos microscópicos de hierro rico en cromo; y ramificación microscópica de estructuras cristalinas. Otros estaban compuestos principalmente de carbono y oxígeno.
"Algunos de estos se parecen a lo que tenemos de los impactos de meteoritos, pero la composición es bastante diferente", dijo Wenk. "Había formas bastante inusuales. Había algo de hierro y acero puro. Algunos de ellos tenían la composición de la construcciónmateriales "
Para reunir más detalles acerca de las muestras, Wenk recurrió a Berkeley Lab, donde él y sus estudiantes han llevado a cabo muchos experimentos de microscopía electrónica y rayos X a lo largo de los años. Llevó muestras seleccionadas a Advanced Light Source ALS de Berkeley Lab y realizóuna serie de medidas allí.
Nobumichi "Nobu" Tamura, un científico del personal de ALS con el que Wenk había trabajado antes, junto con sus colegas Camelia Stan y Binbin Yue Stan y Yue desde entonces abandonaron Berkeley Lab, ayudaron a analizar las muestras en unescala de menos de 1 micrón, o 1 millonésima parte de un metro, utilizando una técnica conocida como microdifracción de rayos X.
Ambos padres de Tamura nacieron en Japón, y dijo que estaba personalmente interesado en participar en el estudio debido a su ascendencia familiar. "Mi padre tenía 12 años cuando ocurrió el bombardeo, y vivía a solo 200 millas al norte de Hiroshima, por lo que fue testigo directo de las noticias y los resultados de estos terribles eventos ", dijo Tamura.
Los experimentos y análisis relacionados determinaron que las partículas se habían formado en condiciones extremas, con temperaturas superiores a 3,300 grados Fahrenheit 1,800 Celsius, como lo demuestra el ensamblaje de cristales de anortita y mullita que los investigadores identificaron.
Tamura señaló que la microestructura única de las partículas estudiadas y el gran volumen de desechos fundidos presentes también proporcionan una fuerte evidencia de cómo se formaron.
"La hipótesis de la explosión atómica es la única explicación lógica de su origen", dijo.
El estudio detalla los hallazgos de los investigadores
Muchas de las partículas en forma de esfera y otras partes probablemente se formaron a gran altura alrededor de la bola de fuego ascendente de la explosión. Los materiales barridos del suelo burbujearon y se mezclaron en este ambiente turbulento antes de enfriarse y condensarse y luego llover.
Wannier explicó los procesos que probablemente formaron los materiales en una nube atómica: "El material molido se volatiliza y se mueve hacia la nube, donde la alta temperatura cambia la condición física", dijo Wannier. "Hay muchas interacciones entre partículas. Hay muchas esferas pequeñas que chocan, y obtienes esta aglomeración ".
Los investigadores también descubrieron que la composición de las partículas de escombros se corresponde estrechamente con los materiales que eran comunes en Hiroshima en el momento del bombardeo, como el hormigón, el mármol, el acero inoxidable y el caucho.
Otros estudios han analizado los desechos derretidos del sitio de prueba Trinity en Nuevo México, donde se desencadenó la primera explosión nuclear, y de sitios de prueba nuclear subterráneos en Nevada. Pero esas muestras tienen una composición claramente diferente que está asociada con su localentorno geológico.
Los escombros de la Trinidad se denominan trinitita, y los investigadores del último estudio han denominado las partículas fundidas que estudiaron como Hiroshimaita para resaltar sus características distintivas y su probable origen en la explosión de la bomba A de Hiroshima.
"Las partículas de Hiroshimaite son mucho más complejas y diversas que las trinititas", dijo Tamura, debido a su probable génesis en el centro urbano de Hiroshima.
Si bien se han realizado esfuerzos internacionales concertados para ayudar a los sobrevivientes que sufren efectos de la radiación, para medir los niveles de radiación y para evaluar el daño general causado por los bombardeos atómicos de 1945 en Hiroshima y Nagasaki, el estudio señaló que los desechos de fusión asociados con estoslos bombardeos aparentemente no habían sido estudiados previamente.
El último estudio alienta a realizar pruebas adicionales para determinar si alguna muestra contiene elementos radiactivos y realizar estudios adicionales en las áreas de Hiroshima y Nagasaki.
Planes para estudios de seguimiento
Wannier dijo que recibió muestras de suelo de la zona cero en Hiroshima y que podría buscar muestras de escombros del subsuelo más profundo allí, y también recibió una muestra de suelo que contiene escombros vítreos de un arroyo a unos 30 kilómetros al noroeste de donde está la bomba atómica de Hiroshimagolpeado: los registros históricos muestran que el área estaba en el camino de la nube atómica.
Dijo que también espera explorar si los restos de fundido presentan similitudes con los materiales asociados con las erupciones volcánicas.
Tamura y Wenk notaron que este estudio inicial se centró en solo un pequeño número de partículas de desechos fundidos, y puede valer la pena realizar un estudio más amplio para aprender más sobre las condiciones extremas que produjeron los desechos y posiblemente revelar una química omineralogía.
Wenk agregó: "Fue bastante fascinante ver todos estos materiales. Lo que esperamos es que otras personas se interesen en ver esto con más detalle y en buscar ejemplos en torno al sitio de la bomba atómica de Nagasaki".
Wenk envió una copia del último estudio a Jun-Ichi Ando, profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra y los Sistemas Planetarios de la Escuela de Graduados de Ciencias de la Universidad de Hiroshima; se conocieron mientras Wenk trabajaba como profesor visitante enUniversidad de Hiroshima en 1998.
"Creo que este tipo de investigación es muy importante para la Universidad de Hiroshima, como una universidad ubicada en el sitio de la bomba atómica", dijo Ando, señalando que compartió el estudio con un colega que es un mineralogista y estudia la región de Yucatán.impacto del meteorito También lo compartió con Rebun Kayo, un investigador de la universidad que dirige un grupo de divulgación que crea conciencia sobre las armas nucleares al compartir tejas y ladrillos de Hiroshima con cicatrices de bombas con instituciones de todo el mundo.
En un esfuerzo no relacionado, Ando ha estudiado un gran trozo de granito asociado con la estructura del Domo de la Bomba Atómica en Hiroshima; fue el único edificio que permaneció en pie cerca de la zona cero. Kayo encontró y recuperó la pieza de granito de un lecho de un río localcerca del edificio con cúpula en 2017. También se conoce como el Domo Genbaku o Memorial de la Paz de Hiroshima.
"Intenté encontrar evidencia de fusión y la onda de choque registrada en la superficie del pilar de granito" usando microscopía electrónica, dijo Ando; su propia investigación generalmente se enfoca en microestructuras de rocas en fallas sísmicas.
Wannier dijo que el estudio de escombros ha sido un viaje esclarecedor para él, y espera continuar con la investigación. "Durante más de 70 años, este material ha estado allí y nunca fue estudiado en detalle. Esperamos que esto llame la atención entre los científicoscomunidad ", dijo.
"Esperamos que las personas aprovechen esta oportunidad"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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