La trinitita , también conocida como atomita o vidrio de Alamogordo , [1] [2] es el residuo vítreo que queda en el suelo del desierto después de la prueba de la bomba nuclear Trinity basada en plutonio el 16 de julio de 1945, cerca de Alamogordo , Nuevo México . El vidrio está compuesto principalmente de arena arcosica compuesta de granos de cuarzo y feldespato (tanto microclina como menor cantidad de plagioclasa con una pequeña cantidad de calcita , hornblenda y augita en una matriz de arcilla arenosa ) [3] [ cita completa necesaria ] que fue derretida por la explosión atómica. Fue descrito académicamente por primera vez en American Mineralogist en 1948. [4]
Por lo general, es de color verde claro, aunque también se encontró trinitita roja en una sección del sitio de la explosión, [4] y también se formaron piezas raras de trinitita negra. [5] Es levemente radiactivo pero seguro de manipular. [6] [7] [8]
Todavía se pueden encontrar piezas del material en el sitio de Trinity a partir de 2018, [9] aunque la mayor parte fue arrasada y enterrada por la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos en 1953. [10]
Formación
En 2005, el científico del Laboratorio Nacional de Los Alamos, Robert Hermes, y el investigador independiente William Strickfaden, teorizaron que gran parte del mineral estaba formado por arena que se extraía dentro de la bola de fuego y luego llovía en forma líquida. [11] En un artículo de 2010 en Geology Today , Nelson Eby de la Universidad de Massachusetts en Lowell y Robert Hermes describieron la trinitita:
Dentro del vidrio hay trozos derretidos de la primera bomba atómica y las estructuras de soporte y varios radionucleidos formados durante la detonación. El vidrio en sí es maravillosamente complejo en la escala de decenas a cientos de micrómetros, y además de los vidrios de composición variable también contiene granos de cuarzo sin fundir. El transporte aéreo del material fundido condujo a la formación de esferas y partículas de vidrio en forma de pesa. Se forman cristales similares durante todas las detonaciones nucleares a nivel del suelo y contienen información forense que se puede utilizar para identificar el dispositivo atómico. [12]
Esta evidencia ha sido apoyada por F. Belloni et al. en un estudio de 2011 basado en imágenes nucleares y técnicas espectrométricas. [13] Los investigadores teorizan que la trinitita verde contiene material de la estructura de soporte de la bomba, mientras que la trinitita roja contiene material procedente de cableado eléctrico de cobre. [14]
Se estima que 4.3 × 10 19 ergios o 4.3 × 10 12 julios de energía térmica se utilizaron para formar el vidrio y como la temperatura requerida para derretir la arena en la forma de vidrio observada fue de aproximadamente 1470 grados Celsius, esta fue la temperatura mínima estimada a la que se expuso la arena. a. [15] El material dentro de la bola de fuego explosiva se sobrecalentó durante aproximadamente 2-3 segundos antes de la resolidificación. [16] Los elementos relativamente volátiles como el zinc se encuentran en cantidades decrecientes cuanto más cerca se forma la trinitita del centro de la explosión; cuanto mayor era la temperatura, más se evaporaban y no se capturaban cuando el material se resolidificaba. [17]
La detonación dejó grandes cantidades de trinitita esparcidas alrededor del cráter, [18] con Time escribiendo en septiembre de 1945 que el sitio tomó la apariencia de "[un] lago de jade verde", mientras que "[el] vidrio toma formas extrañas - torcido canicas, hojas nudosas de un cuarto de pulgada de grosor, burbujas rotas de paredes delgadas, formas verdes parecidas a gusanos ". [2] La presencia de formas redondeadas en forma de cuentas sugiere que algún material se derritió después de ser lanzado al aire antes de aterrizar ya formado en lugar de permanecer al nivel del suelo y derretirse allí. [14] Otra trinitita se formó en el suelo y contiene inclusiones de arena infundida. [dieciséis]
Composición
La naturaleza caótica de la creación de trinitite ha dado lugar a variaciones tanto en la estructura como en la composición precisa. [dieciséis]
El vidrio se ha descrito como "una capa de 1 a 2 centímetros de espesor, con la superficie superior marcada por una fina pizca de polvo que cayó sobre él mientras aún estaba fundido. En la parte inferior hay una película más gruesa de material parcialmente fundido, que grados en el suelo del que se derivó. El color del vidrio es un verde botella pálido, y el material es extremadamente vesicular con el tamaño de las burbujas que se extienden hasta casi el espesor total de la muestra ". [3] La forma más común de trinitita son los fragmentos verdes de 1-3 cm de espesor, lisos por un lado y rugosos por el otro. [20]
Alrededor del 30% de la trinitita es espacio vacío, aunque las cantidades precisas varían mucho entre muestras. Trinitite también presenta varios otros defectos , como grietas. [16] Es principalmente alcalino. [20]
Uno de los isótopos más inusuales que se encuentran en la trinitita es un producto de activación de neutrones de bario , el bario en el dispositivo Trinity proviene de la lente explosiva lenta empleada en el dispositivo, conocida como Baratol . [21] El cuarzo es el único mineral que sobrevive en la mayoría de las trinititas. [dieciséis]
Trinitite ya no contiene suficiente radiación para ser dañino a menos que se ingiera. [2] Todavía contiene los radionucleidos 241 Am , 137 Cs y 152 Eu debido a la prueba Trinity con una bomba de plutonio . [20]
Variaciones
Hay dos formas de vidrio trinitita con diferentes índices de refracción . El vidrio de índice más bajo está compuesto principalmente de dióxido de silicio , y la variante de índice más alto tiene componentes mixtos. La trinitita roja existe en ambas variantes y, además, contiene vidrio rico en cobre , hierro y plomo, así como glóbulos metálicos. [4] El color de la trinitita negra se debe a que es rico en hierro. [5]
En un estudio publicado en 2021, se descubrió que una muestra de trinitita roja contenía un cuasicristal complejo no descubierto previamente , el cuasicristal artificial más antiguo conocido, con un grupo de simetría en forma de icosaedro . [22] Está compuesto de hierro, silicio, cobre y calcio. [18] La estructura del cuasicristal muestra una simetría rotacional quíntuple , que no se puede formar de forma natural. [22] La investigación de cuasicristal fue dirigida por el geólogo Luca Bindi de la Universidad de Florencia y Paul Steinhardt , quien ganó un Premio Nobel por descubrir cuasicristales por primera vez, después de que teorizó que la trinitita roja probablemente los contenga ya que los cuasicristales a menudo contienen elementos que rara vez se combinan. [18] [23] La estructura tiene una fórmula de Si 61 Cu 30 Ca 7 Fe 2 . [22] Se detectó un solo grano de 10 μm después de diez meses de trabajo examinando seis pequeñas muestras de trinitita roja. [18] [23] [24]
Forense nuclear
Un estudio de 2010 en la revista de acceso abierto Proceedings of the National Academy of Sciences examinó el valor potencial de la trinitita en el campo de la ciencia forense nuclear . [25] Antes de esta investigación, se suponía que los componentes de la trinitita se fusionaban de forma idéntica y no se podía discernir su composición original. El estudio demostró que el vidrio de las detonaciones nucleares podría proporcionar información sobre el dispositivo y los componentes asociados, como el embalaje. [26]
Durante la década de 2010, se llevaron a cabo millones de dólares de investigación examinando la trinitita para comprender mejor qué información contenían tales lentes que podría usarse para comprender la explosión nuclear que los creó. [27] El equipo detrás de él teorizó el análisis trinitite de 2010 como útil para identificar a los perpetradores de un futuro ataque nuclear. [26] [28]
Los investigadores involucrados en el descubrimiento del cuasicristal especularon que su trabajo podría mejorar los esfuerzos para investigar la proliferación de armas nucleares, ya que los cuasicristales no se descomponen, a diferencia de otras pruebas producidas por pruebas de armas nucleares. [22] La trinitita ha sido elegida como tema de investigación en parte debido a lo bien documentada que estaba la prueba nuclear por parte de los científicos en ese momento. [17] Un estudio de 2015 en The Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry financiado por la Administración Nacional de Seguridad Nuclear describió un método mediante el cual el vidrio similar a la trinitita podría sintetizarse deliberadamente para su uso como sujetos de prueba para nuevas técnicas forenses nucleares. [dieciséis]
Coleccionabilidad
Trinitite no se consideró inicialmente notable en el contexto de la prueba nuclear y la guerra en curso, pero cuando la guerra terminó, los visitantes comenzaron a notar el vidrio y a coleccionarlo como recuerdo . [2]
Durante un tiempo se creyó que la arena del desierto simplemente se había derretido por la energía térmica radiante directa de la bola de fuego y no era particularmente peligrosa. Por lo tanto, se comercializó como adecuado para su uso en joyería en 1945 [29] [30] y 1946. [2]
Ahora es ilegal sacar el material restante del sitio, gran parte del cual ha sido retirado por el gobierno de los Estados Unidos y enterrado en otros lugares de Nuevo México; sin embargo, el material que se tomó antes de esta prohibición todavía está en manos de los recolectores y está disponible legalmente en las tiendas de minerales. [2] [27] La trinitita falsificada también está en el mercado; La autenticidad de la trinitita requiere un análisis científico para determinarla. [31] [5]
Varias muestras se encuentran en el Museo Nacional Smithsonian de Historia Natural [2] y en el Museo del Patrimonio de Granjas y Estancias de Nuevo México . [32] El Instituto SETI , que busca encontrar e investigar signos de vida inteligente en otras partes del espacio, declaró en 2021 que la trinitita se incluiría en su biblioteca de objetos conectados a "momentos de transformación" de interés potencial para los extraterrestres inteligentes . [33]
Minerales similares
Ocasionalmente, el nombre trinitita se aplica ampliamente a todos los residuos vidriosos de las pruebas de bombas nucleares, no solo a la prueba Trinity. [34]
Los fragmentos vítreos negros de arena fundida que se habían solidificado por el calor de una explosión nuclear fueron creados por pruebas francesas en el sitio de Reggane en Argelia . [35] Tras el bombardeo atómico de Hiroshima , se descubrió en 2016 que entre el 0,6% y el 2,5% de la arena de las playas locales eran esferas de vidrio fundido formadas durante el bombardeo. Al igual que la trinitita, el vidrio contiene material del entorno local, incluidos materiales de edificios destruidos en el ataque. El material ha sido denominado Hiroshimaite. [36]
Minerales naturales similares
La trinitita, en común con varios minerales naturales similares, es un vidrio fundido . [37]
Mientras que la trinitita y materiales similares son antropogénicos, las fulguritas , que se encuentran en muchas regiones propensas a tormentas eléctricas y en desiertos , son materiales vidriosos formados naturalmente y son generados por los rayos que caen sobre sedimentos como la arena. [18] La geología de la Luna incluye muchas rocas formadas por uno o más impactos grandes en los que se encuentran elementos cada vez más volátiles en cantidades menores cuanto más cerca están del punto de impacto, similar a la distribución de elementos volátiles en la trinitita. [17]
El vidrio de impacto , un material similar a la trinitita, puede formarse mediante impactos de meteoritos. [38] Kharitonchiki (singular: kharitonchik, ruso : харитончик ) es un análogo de trinitita que se encuentra en el sitio de pruebas de Semipalatinsk en Kazajstán en las zonas cero de las pruebas nucleares atmosféricas soviéticas. Son trozos de roca fundida que quedaron en la zona cero después de las pruebas nucleares atmosféricas soviéticas. Este material negro poroso lleva el nombre de uno de los principales científicos rusos en armas nucleares, Yulii Borisovich Khariton . [39]
Ver también
- Chernobylita
- Corium
- Vidrio del desierto de Libia
- Tectita
- Vidrio de uranio
Referencias
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Otras lecturas
Mediciones de gamma in situ recientes en el sitio de prueba de Trinity y una comparación con muestras de trinitita 2011.PDF
enlaces externos
- Información y fotos de Trinitite
- Espectro radiográfico de trinitita
- Relato de Ralph Pray sobre la eliminación de trinitita del sitio
- Trinitite en la colección del Corning Museum of Glass
- Análisis completo de la muestra de trinitita