Ученые сделали сенсационное открытие в тринитите — материале, образовавшемся после первого в мире ядерного испытания «Тринити». Исследователи обнаружили ранее неизвестный кристалл, представляющий собой оклатратесиликат кальция и меди, который появился в экстремальных условиях взрыва. Подробности данного открытия сообщила ProKazan.Ru.
Историческое испытание «Тринити» было проведено армией США 16 июля 1945 года на территории Нью-Мексико. Во время взрыва было использовано плутониевое имплозионное устройство, известное как «Гаджет», что стало первой попыткой человечества испытать ядерное оружие. Мощность взрыва составила около 21 килотонны в тротиловом эквиваленте, что привело к разрушению 30-метровой испытательной башни и окружавшей ее медной инфраструктуры, включая кабели и приборы, необходимые для регистрации данных.
Огненный шар, возникший в результате взрыва, сплавил металл, асфальт и песок пустыни, в результате чего образовалось стекловидное вещество, получившее название тринитит. Ранее, в красной разновидности тринитита, исследователи находили необычные структуры. Например, в 2021 году группа под руководством геолога Луки Бинди из Флорентийского университета уже выявила в таком материале квазикристалл, содержащий элементы башни, кабелей и измерительного оборудования.
Теперь же ученые обнаружили рядом с квазикристаллом еще один необычный объект — клатрат. Это кристаллическая структура, в которой атомы образуют подобие клеточной решетки и могут удерживать внутри другие атомы. Неорганические клатраты встречаются крайне редко в природе, так как для их формирования требуются особые условия. Взрыв «Тринити» создал такие условия на короткое время: материал подвергся мощному ударному воздействию, температуре выше 1500 градусов Цельсия и давлению от 5 до 8 гигапаскалей, после чего быстро охладился.
Такой резкий переход позволил атомам в тринитите сформироваться в необычные конфигурации и закрепиться в них, сохранив минералогический след кратковременных температурных и барометрических условий, возникших при детонации. Клатрат был выявлен в ходе анализа образца красного тринитита. С помощью рентгеновской дифракции ученые обнаружили в нем каплю, богатую медью, а затем установили необычное расположение атомов.
Обнаруженный клатрат представляет собой кубический клатрат первого типа. В его структуре «клетки» из атомов кремния удерживают отдельные атомы кальция, а также содержат следы меди и железа. Исследователи предположили, что найденный клатрат может быть связан с квазикристаллом, поскольку обе структуры появились в одном образце и имели сходный состав. Однако математическое моделирование показало, что в данном случае квазикристалл, вероятно, не образовался из клатрата: для такого пути концентрация меди оказалась слишком высокой.
Таким образом, авторы пришли к выводу, что две разные кристаллические фазы возникли независимо друг от друга из одних и тех же материалов в одних и тех же экстремальных условиях. Эти исследования могут значительно помочь в понимании последствий ядерных испытаний. Кроме того, они могут быть полезны для разработки криминалистических методов анализа мест, где происходили подобные взрывы.
Авторы также отмечают, что редкие высокоэнергетические события, включая ядерные взрывы, удары молнии и высокоскоростные столкновения, могут служить естественными лабораториями для возникновения неожиданных кристаллических веществ.
