Mysteriöser Fund: Erster Atombombentest Trinity erzeugte neuartige Kristalle
Feuerball nach dem ersten Atombombentest am 16. Juli 1945 in New Mexiko: In den Überresten des Kraters haben Forscher jetzt einen sensationellen Fund gemacht.
Imago/GRANGER Historical Picture Archive- Forscher entdecken in Trinitit vom Trinity-Test eine völlig neue Clathrat-Kristallstruktur.
- Entstanden durch extreme Hitze über 1500 Grad und Druck von mehreren Gigapascal im Krater.
- Das käfigartige Siliziumgitter schließt Metalle wie Kalzium, Kupfer oder Eisen ein.
- Die Strukturen sind metastabil und ergänzen selten bekannte Materialklassen – Laborreplikation offen.
- Bereits 2021 wurde im gleichen Material ein Quasikristall mit nicht periodischer Ordnung gefunden.
Die Zusammenfassung wurde durch künstliche Intelligenz erstellt.
Am 16. Juli 1945 wurde auf der White Sands Missile Range, 100 Kilometer von der Stadt Alamogordo im US-Bundesstaat New Mexico entfernt, der erste Atombombentest durchgeführt. Durch die Explosion der Plutonium-Implosionsbombe im Rahmen des Trinity-Tests entstand in der Wüste ein drei Meter tiefer und 330 Meter breiter Krater. Die Hitze ließ den Sand zu einer Art Glas schmelzen.
In diesen Überresten haben Forscher jetzt einen sensationelle Entdeckung gemacht: Eine vollkommen neue chemische Gitterstruktur, die unter extremen physikalischen Bedingungen entstand. Der Fund in der glasartigen Substanz Trinitit wurde durch geschmolzenen Sand und verdampfte Kabel zu einem olivgrünen, glasartigen Mineraloid geformt, das radioaktive Rückstände enthält. Es liefert neue Erkenntnisse über Materie unter extremem Druck.
Dieses sogenannte Clathrat ist ein käfigartiges Gitter aus Siliziumatomen, in dem andere Elemente wie Kalzium, Kupfer oder Eisen eingeschlossen sind. „Es handelt sich um eine völlig neue Art von Clathrat-Kristall. Weder in der Natur noch in den Produkten einer nuklearen Explosion wurde es jemals zuvor gesehen“, sagt Luca Bindi, Geologe an der Universität Florenz und Mitautor der Studie, die im Fachjournal „PNAS“ erschienen ist.
Das Material entstand Bindi zufolge durch die gewaltigen Kräfte während der nuklearen Explosion, bei der Temperaturen von über 1500 Grad Celsius und Druck von mehreren Gigapascal herrschten. Diese Bedingungen transformierten gewöhnlichen Wüstensand innerhalb von Sekunden in neue komplexe Materialien.
Unter normalen Bedingungen, ist Clathrat nicht stabil, wie der „Spiegel“ berichtet. Es würde einfach auseinanderfallen. Doch unter den extremen Bedingungen des Atombombentests habe es sich zu einer stabilen Verbindung transformiert.
„All dies geschah innerhalb von Sekunden, sodass die Atome keine Zeit hatten, sich zu stabilen Strukturen anzuordnen. Auf diese Weise entstehen ungewöhnliche Nichtgleichgewichtsmaterialien wie dieses“, erklärt Bindi. Die neu entdeckten Strukturen bestehen aus 12- und 14-seitigen Körpern, in denen Metallatome gefangen sind. Diese Formationen bilden eine seltene Ergänzung zu allen bekannten Materialklassen.
„Die kurzzeitigen extremen Bedingungen während des Trinity-Tests haben die Bildung metastabiler Phasen begünstigt, wie man sie in Laborexperimenten möglicherweise nicht nachstellen kann“, erläutert Nelson Eby, Geowissenschaftler an der University of Massachusetts Lowell. Er beschreibt den Fund als signifikante Entdeckung innerhalb der Materialforschung.
Neben dem Clathrat wurde bereits im Jahr 2021 in derselben Substanz ein Quasikristall entdeckt, der eine geordnete, aber nicht periodische Atomstruktur aufweist. Beide Formationen entstanden laut den Forschern vermutlich simultan je nach lokaler Verfügbarkeit von Kupfer.
„Der im selben Material gefundene Quasikristall ist besonders faszinierend, da er unter denselben extremen Bedingungen entstanden ist und im Labore noch nicht reproduziert werden konnte. Damit ist er ein seltenes Beispiel für eine Struktur, welche die Natur geschaffen hat, die wir aber noch nicht vollständig nachbilden können“, konstatiert Bindi.
„Diese Arbeit unterstreicht, wie seltene, äußerst energiereiche Ereignisse wie nukleare Detonationen, Blitz- und Meteoriteneinschläge als natürliche Laboratorien für die Erzeugung unerwarteter kristalliner Materie dienen“, schreiben die Autoren.
Wenige Wochen nach dem Atombombentest kam es zu den ersten und bislang einzigen Atombombenabwürfen in einem Krieg: Durch die von US-Streitkräften ausgelösten Atomkatastrophen von Hiroshima und Nagasaki am 6. und 9. August 1945 starben unmittelbar rund 100.000 Menschen. Weitere rund 130.000 Menschen starben bis Ende 1945 an den Folgen.