Escombros atómicos de Hiroshima mezclados con arena de playa

  • Había visto cientos de muestras de playas del sudeste asiático, y puedo distinguir de inmediato los granos minerales de las partículas creadas por animales o plantas, dice en un comunicado.

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Diminutas esferas vítreas y otras extrañas partículas en la playa de la península japonesa de Motoujina se consideran escombros de la cercana ciudad de Hiroshima tras el ataque con bomba atómica de 1945. El profesor Mario Wannier, del Lawrence Berkeley National Laboratory de Estados Unidos, había estado comparando desechos biológicos en arenas de playas de diferentes áreas en un esfuerzo por evaluar la salud de los ecosistemas marinos locales y regionales.

"Había visto cientos de muestras de playas del sudeste asiático, y puedo distinguir de inmediato los granos minerales de las partículas creadas por animales o plantas", dice en un comunicado. En las arenas de Motoujina, recolectadas por el colega de Wannier, Marc de Urreiztieta, encontró rastros familiares de organismos unicelulares conocidos como foraminíferos, que existen en una variedad de formas. Normalmente tienen conchas y residen en y alrededor de los sedimentos del fondo marino.

Escombros atómicos de Hiroshima mezclados con arena de playa

"Pero había algo más. No se pueden perder estas partículas extrañas. Generalmente, son aerodinámicas, vítreas, redondeadas; estas partículas inmediatamente me recordaron algunas partículas esféricas (redondeadas) que había visto en muestras de sedimentos del límite Cretácico-Terciario", el llamado límite KT, que ahora se conoce como el límite Cretácico-Paleógeno (K-Pg), el cual marcó un evento de extinción en masa planetaria, incluida la muerte de los dinosaurios, hace unos 66 millones de años.

En 1980, el Premio Nobel de Física Luis Álvarez, y su hijo, el geólogo Walter Alvarez, propusieron una teoría basada en una alta concentración de iridio en depósitos en el límite K- Pg, sobre 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 gotitas de material vítreo que caen de nuevo al suelo.

Algunas de las esferas de vidrio que examinó Wannier parecían estar fusionadas con otras esferas, y otras exhibían rasgos de cola. Aunque algunas de las partículas vítreas se parecían a las asociadas con los impactos de meteoritos, otras que Wannier descubrió no eran tan familiares, entre ellas partículas con una composición similar al caucho y partículas con una variedad de materiales recubiertos en una capa o varias capas de vidrio o sílice. Muchas de las partículas miden entre 0,5 milímetros y 1 milímetro de ancho.

La colección de partículas de vidrio contó entonces con la involucración durante un año de científicos y experimentos en Berkeley Lab y 'UC Berkeley'. El esfuerzo finalmente revelaría la diversidad y singularidad de las partículas estudiadas, incluidas mezclas químicas y minerales inusuales; el exótico ambiente de alta temperatura y alta presión en el que se formaron; y el potencial de nuevos descubrimientos en futuras exploraciones.

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Tras este descubrimiento en 2015, Wannier viajó a Japón para recolectar más muestras. En todas estas, había entre 12,6 y 23,3 gramos de estos esferoides y otras partículas inusuales por cada kilogramo de arena. Esta extraña variedad de partículas vítreas representó entre el 0,6 y el 2,5% de todos los granos examinados. Wannier extrajo aproximadamente 10.000 de estas partículas de las arenas y las clasificó en seis grupos diferentes de acuerdo con sus rasgos físicos.

Sospechas

Las consistentemente altas concentraciones de esta extraña variedad de partículas en las arenas de la playa recolectadas a unos 6,44 y 11,27 kilómetros de la ciudad de Hiroshima hicieron sospechar que podrían estar relacionadas con la explosión de la bomba atómica que devastó Hiroshima la mañana del 6 de agosto de 1945. Además de 145.000 muertos en total (instantáneos y por enfermedades derivadas), la bomba y las tormentas de fuego resultantes en su mayoría nivelaron un área de más de 10,36 kilómetros cuadrados, y destruyeron o dañaron aproximadamente el 90% de las estructuras en la ciudad.

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Basándose en el volumen de los residuos vítreos encontrados en las arenas de la playa, Wannier y sus colegas estimaron que un kilómetro cuadrado de arena de playa en el área, recolectada de su superficie a una profundidad de aproximadamente 10,16 centímetros, contendría de aproximadamente entre 2.200 y 3.100 toneladas de partículas.

Hierro, acero puro y composición de materiales de construcción

Un estudio que detalla los análisis del material, publicado en la revista 'Anthropocene', proporciona una exploración exhaustiva de las muchas fuentes posibles para las partículas inusuales, y concluye que son las consecuencias de la bomba A de la ciudad destruida de Hiroshima. Wannier y de Urreiztieta querían aprender más sobre las muestras, por lo que contactaron con Rudy Wenk, profesor de Mineralogía en la Universidad de California en Berkeley, que primero analizó las muestras del área de Hiroshima usando un microscopio electrónico, lo que permitió una exploración detallada de su composición y estructuras.

Observó una amplia 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 --afirma Wenk--. Había formas bastante inusuales. Había algo de hierro y acero puro. Algunos de estos tenían la composición de los materiales de construcción".

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Para obtener más detalles sobre las muestras, Wenk se dirigió al laboratorio de Berkeley, donde él y sus estudiantes han realizado muchos experimentos de microscopía electrónica y rayos X a lo largo de los años. Tomó muestras seleccionadas de la Fuente de Luz Avanzada (ALS) de Berkeley Lab y llevó a cabo varias mediciones allí. Nobumichi 'Nobu' Tamura, científico de ALS con quien Wenk había trabajado antes, junto con colegas de la entonces ELS Camelia Stan y Binbin Yue, ayudaron a analizar las muestras a una escala de menos de 1 micra, o una millonésima de metro, utilizando una técnica conocida como microdifracción de rayos X.

Los experimentos y los análisis relacionados determinaron que las partículas se habían formado en condiciones extremas, con temperaturas que excedían los 1.800ºC, como lo demuestra el ensamblaje de cristales de anortita y mullita que los investigadores identificaron. Tamura notó que la microestructura única de las partículas estudiadas y el gran volumen de restos de fusión presentes también proporcionan una fuerte evidencia de cómo se formaron. "La hipótesis de la explosión atómica es la única explicación lógica de su origen", sentencia. Muchas de las partículas en forma de esfera y otros bits probablemente se formaron en una elevación alta alrededor de la bola de fuego ascendente de la explosión.

Los materiales barridos desde el suelo burbujearon y se mezclaron en este ambiente turbulento antes de enfriarse y condensarse y luego llover. Los investigadores también encontraron 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 concreto u hormigón, el mármol, el acero inoxidable y el caucho. Los investigadores del último estudio han bautizado las partículas fundidas que estudiaron como Hiroshimaita para resaltar sus características distintas y su posible origen en la explosión de la bomba atómica de Hiroshima.

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