«Невозможный кристалл»: учёные нашли в стекле от первого ядерного взрыва структуру, которой не место на Земле

Ранним утром 16 июля 1945 года в пустыне Хорнада-дель-Муэрто, штат Нью-Мексико, вспыхнул искусственный рассвет. Так армия США провела испытание «Тринити» — первую в истории детонацию ядерного устройства. Плутониевая бомба «Гаджет» мощностью 21 килотонна в тротиловом эквиваленте испарила 30-метровую стальную башню, медные кабели и измерительные приборы. Огненный шар сплавил металл с асфальтом и пустынным песком, превратив смесь в стекловидное вещество, которое позже назвали тринититом.

В 2021 году международная группа учёных под руководством геолога Луки Бинди обнаружила в редкой красной разновидности тринитита квазикристалл — непериодическую атомную структуру, которую тогда посчитали уникальной. Теперь, после новых анализов, в соседнем участке того же образца найден ещё более странный объект: кубический клатрат I типа.

Клатраты — это кристаллические решётки, в которых атомы располагаются в виде «клеток», способных захватывать другие атомы. Для их образования требуются экстремальные условия: температура выше 1500 градусов Цельсия, давление от 5 до 8 гигапаскалей, а затем резкий перепад и мгновенное охлаждение. Именно такие параметры ненадолго возникли во время взрыва «Тринити». Ударная волна, жар и последующее быстрое застывание позволили атомам кремния, кислорода, меди и кальция собраться в эту необычную конфигурацию и «замёрзнуть» в ней.

С помощью рентгеновской дифракции исследователи выявили в красном трините крошечную медную каплю, внутри которой обнаружили клатратную структуру. Атомы кремния образуют кубическую решётку-клетку, внутри которой заперты атомы кальция, а также присутствуют следы меди и железа. Удивительно, но рядом с этим клатратом лежит квазикристалл, открытый ранее и имеющий схожий химический состав. Исследователи провели математическое моделирование, чтобы проверить, мог ли квазикристалл образоваться из клатрата. Результат оказался отрицательным: концентрация меди в образце была слишком высока для такого превращения. Это означает, что две разные кристаллические фазы возникли независимо из одних и тех же материалов в одних и тех же экстремальных условиях — своего рода минералогическая «двойная удача».

Учёные подчёркивают, что их открытие имеет не только фундаментальное значение. Подобные исследования помогают лучше понять процессы, происходящие при ядерных взрывах, и могут предложить новые криминалистические инструменты для анализа мест ядерных катастроф. «Экстремальные, кратковременные события — ядерные взрывы, удары молнии, высокоскоростные столкновения — служат естественными лабораториями для получения неожиданных кристаллических веществ», — пишут авторы работы. Тринитит продолжает раскрывать свои секреты спустя восемь десятилетий. И каждый новый кристалл — это застывшее свидетельство того мгновения, когда человек впервые оседлал силу атома.

Ранее ученые заявили, что кальмарам и каракатицам удалось пережить массовое вымирание. Археологи нашли в Китае метеоритный топор возрастом более 3000 лет.

checheninfo.ru