Πώς η πρώτη ατομική βόμβα δημιούργησε ένα νέο είδος ορυκτών;

Ο σχεδιασμός της βόμβας που θα χρησιμοποιούνταν στην τοποθεσία Trinity περιελάμβανε στην πραγματικότητα δύο εκρήξεις. Πρώτα θα υπήρχε μια συμβατική έκρηξη με το TNT και στη συνέχεια, ένα κλάσμα του δευτερολέπτου αργότερα, η πυρηνική έκρηξη, εάν διατηρούνταν μια αλυσιδωτή αντίδραση. Οι επιστήμονες ήταν σίγουροι ότι το TNT θα εκραγεί, αλλά αρχικά δεν ήταν σίγουροι για το πλουτώνιο. Εάν η αλυσιδωτή αντίδραση δεν συνέβαινε, το TNT θα έστελνε το πολύ σπάνιο και επικίνδυνο πλουτώνιο σε όλη την ύπαιθρο.

Το σύννεφο-μανιτάρι της δοκιμής Trinity στο Νέο Μεξικό.

Στις 16 Ιουλίου 1945, η πρώτη ατομική βόμβα εξερράγη στο πεδίο δοκιμών White Sands στην έρημο του Νέου Μεξικού. Η πυρηνική σχάση 6,1 κιλών πλουτωνίου είχε ως αποτέλεσμα μια έκρηξη ισοδύναμη με πάνω από 20.000 τόνους TNT. Ακόμα κι αν η βόμβα πυροδοτήθηκε στην κορυφή ενός χαλύβδινου πύργου ύψους 30 μέτρων, η έκρηξη δημιούργησε έναν κρατήρα βάθους άνω των 2 μέτρων και πλάτους 40 μέτρων. Το έδαφος καλύφθηκε με ένα υλικό που έμοιαζε με γυαλί, όπως δεν είχε ξαναδεί κανείς. Οι επισκέπτες και οι κυνηγοί αναμνηστικών το ονόμαζαν «πράσινο νεφρίτη», «γυαλί Alamogordo» (από μια κοντινή πόλη) ή ακόμα και « ατομικό χώρο ».

Ο Κλάρενς Σ. Ρος της Γεωλογικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ γράφει σε μια σύγχρονη έκθεση ότι «το γυαλί, γενικά, σχημάτιζε ένα στρώμα πάχους 1 έως 2 εκατοστών, με την άνω επιφάνεια να χαρακτηρίζεται από ένα πολύ λεπτό ψίχουλο σκόνης που έπεφτε πάνω του ενώ ήταν ακόμα λιωμένο. Στο κάτω μέρος υπάρχει μια παχύτερη μεμβράνη από μερικώς λιωμένο υλικό, το οποίο διαβαθμίζεται στο έδαφος από το οποίο προήλθε. Το χρώμα του γυαλιού είναι ένα ανοιχτό πράσινο της φιάλης και το υλικό είναι εξαιρετικά κυστιδώδες, με το μέγεθος των φυσαλίδων να κυμαίνεται σχεδόν στο πλήρες πάχος του δείγματος».

Τυπικά κομμάτια τρινιτίτη, ενός νέου ορυκτού που δημιουργήθηκε από την έκρηξη της πρώτης ατομικής βόμβας ...

Η πρώτη ατομική συσκευή ήταν μια βόμβα σχάσης με πυρήνα πλουτωνίου και κέλυφος ουρανίου. Περίπου 9 κιλά U-235 υπέστησαν σχάση, συμβάλλοντας στη συνολική απελευθέρωση ενέργειας. Μια ποικιλία διαφορετικών ραδιενεργών ισοτόπων και στοιχείων δημιουργήθηκε στις πυρηνικές αντιδράσεις που προέκυψαν.

Η άμμος της ερήμου στο σημείο δοκιμών αποτελείται κυρίως από κόκκους χαλαζία και άστριου , με μικρούς κρυστάλλους ασβεστίτη , κερατοβλένδης και αυγίτη αναμεμειγμένους. Η αρχική έκρηξη ακτινοβολίας ήταν πάνω από 8.000 βαθμούς Κελσίου, εξατμίζοντας αμέσως τον χαλύβδινο πύργο και πολλά από τα επιφανειακά στρώματα, αναμειγνύοντας τα στοιχεία από τα ορυκτά με τα ραδιενεργά στοιχεία και ίχνη σιδήρου, σχηματίζοντας ένα νέο και μοναδικό χημικό μείγμα. Σταγονίδια τήγματος έπεσαν από το ανερχόμενο νέφος μανιταριού, ψύχθηκαν γρήγορα και σχημάτισαν ένα υαλώδες στρώμα που εκτείνεται σε ακτίνα 300 μέτρων γύρω από το σημείο της έκρηξης. Αυτό το νέο ραδιενεργό ορυκτό αργότερα ονομάστηκε επίσημα τρινιτίτης από την κωδική ονομασία του έργου « Τριάδα ».

Μόλις λίγες εβδομάδες αργότερα, στις 6 Αυγούστου 1945, η πρώτη ατομική βόμβα που χρησιμοποιήθηκε σε πόλεμο εξερράγη περίπου 580 μέτρα πάνω από τη Χιροσίμα - μια πόλη 350.000 κατοίκων που βρισκόταν στην παράκτια πεδιάδα της περιοχής Τσουγκόκου στη δυτική Χονσού της Ιαπωνίας. Η τεράστια έκρηξη κατέστρεψε αμέσως το μεγαλύτερο μέρος της πόλης και στοίχισε τη ζωή σε περίπου 70.000 ανθρώπους.

«Ο άνθρωπος εξαπέλυσε το άτομο για να καταστρέψει τον άνθρωπο, και άνοιξε ένα άλλο κεφάλαιο στην ανθρώπινη ιστορία», έγραψαν οι New York Times την επόμενη μέρα. Η βομβιστική επίθεση στη Χιροσίμα όχι μόνο άλλαξε την ανθρώπινη ιστορία, αλλά όπως και η δοκιμή Trinity δημιούργησε ένα νέο είδος ορυκτών που μπορεί ακόμη και να εισέλθει στο γεωλογικό αρχείο.

Το 2015, ο γεωλόγος Μάριο Γουάννιερ επισκέφθηκε τις ακτές κοντά στη Χιροσίμα για να συλλέξει μερικά δείγματα άμμου. Αναζητώντας μικροαπολιθώματα, ανακάλυψε μικρά σωματίδια λιωμένου μετάλλου, γυάλινες χάντρες και θραύσματα μιας ουσίας που μοιάζει με καουτσούκ στα δείγματα που συλλέχθηκαν στο νησί Μιγιατζίμα και στη χερσόνησο Μοτουτζίνα. Μαζί με ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Λόρενς Μπέρκλεϋ, ο Γουάννιερ μελέτησε την ορυκτολογική σύνθεση των σωματιδίων , ανακαλύπτοντας ότι πιθανότατα σχηματίστηκαν όταν η ατομική έκρηξη εξατμίστηκε τμήματα της Χιροσίμα. Οι ερευνητές τα ονόμασαν χιροσιμαΐτες.

Χιροσιμαϊτες, εικόνα από οπτικό μικροσκόπιο με μια συλλογή μεταλλικών σφαιριδίων και συγκολλημένων θραυσμάτων [WANNIER et al. 2019/Ανθρωπόκαινο].

Σε αντίθεση με το φυσικό γυαλί, όπως οι τεκτίτες ή ο οψιδιανός , τα ορυκτά που δημιουργούνται από μια ατομική έκρηξη παρουσιάζουν μια μοναδική χημική σύνθεση, με στοιχεία όπως το πυρίτιο, ο άνθρακας, το αλουμίνιο και ο σίδηρος (που προέρχονται από ανθρωπογενή υλικά όπως χάλυβας, σκυρόδεμα και καουτσούκ) αναμεμειγμένα με ραδιενεργά στοιχεία.

Το 2021, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων περιέγραψε την ανακάλυψη ενός ημιακρυστάλλου σε ένα δείγμα κόκκινου τρινιτίτη. Οι ημιακρύσταλλοι είναι ένα είδος εξωτικής ύλης που παραβιάζει τους κανόνες των κλασικών κρυσταλλικών υλικών. Εμφανίζουν μια συγκεκριμένη χημική σύνθεση όπως τα κοινά ορυκτά, αλλά η διάταξη των ατόμων δεν είναι περιοδική, όπως σε έναν πραγματικό κρύσταλλο. Οι ημιακρύσταλλοι απαιτούν ένα τραυματικό συμβάν με ακραίο σοκ, θερμοκρασία και πίεση για να σχηματιστούν. Ο κόκκινος τρινιτίτης πιθανότατα σχηματίστηκε όταν η ατομική έκρηξη εξάτμισε το περίβλημα και η ηλεκτρική καλωδίωση της βόμβας, πρόσθεσε ίχνη σιδήρου και χαλκού στο μείγμα.

Εικόνα δείγματος κόκκινου τρινιτίτη που περιείχε τον ημικρύσταλλο. Από Λ. Μπίντι και Π. Τζ. Στάινχαρντ

Τέτοια ορυκτά μπορούν να βρεθούν σε άλλες πρώην τοποθεσίες πυρηνικών δοκιμών σε όλο τον κόσμο, που κυμαίνονται από τις ερήμους των Ηνωμένων Πολιτειών έως την απομακρυσμένη τούνδρα της Σιβηρίας, από την αυστραλιανή ενδοχώρα έως τις ατόλες του Ειρηνικού και τα βουνά της Βόρειας Κορέας, της Ινδίας και του Πακιστάν.

Είναι πιθανότατα αρκετά σταθερά για να αντέξουν για εκατομμύρια χρόνια - μια υπογραφή στα βράχια, που σηματοδοτεί την ευρηματικότητα της ανθρωπότητας στον χειρισμό της ίδιας της ύφανσης της ύλης, και ίσως την τρέλα μας στη δημιουργία ενός τέτοιου όπλου.

Γεωδίφης με πληροφορίες από τον Ντέιβιντ Μπρεσάν 

περισσότερα,

https://www.forbes.com/sites/davidbressan/2025/07/16/how-the-first-atom-bomb-created-a-new-kind-of-minerals/

https://www.atomicarchive.com/history/trinity/jumbo.html

https://www.nps.gov/whsa/learn/historyculture/trinity-site.htm