7月31日消息,科学家在广岛湾沙粒中的“广岛石”微球里发现一种此前未被识别的富硅多组元合金。它由铁、铬、镍和硅等元素异常均匀地结合,普通工业条件下不容易形成。研究认为,晶粒诞生于核爆火球的极端高温和骤冷过程。

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“广岛石”并非普通岩石,而是爆炸瞬间熔化物形成的细小球状颗粒。核爆火球温度在数秒内超过七千摄氏度,建筑材料、金属、土壤、玻璃和水被卷入湍流并汽化,随后冷却凝结成微滴,散落在周边。多年后,部分颗粒仍保存在广岛湾沙中。

团队把颗粒嵌入树脂、抛光,再用反射光和扫描电子显微镜分析。以往认为,这些微球主要由钙、铝和硅玻璃构成,形成温度约在一千八百摄氏度以上。此次却发现内部包裹着富铁合金液滴、晶粒和团簇,只占整体约百分之三,却记录了爆炸瞬间当地金属材料的组合。

最特殊的一颗晶粒约含百分之六十三的铁、百分之十五的铬、百分之九的镍和百分之七的硅。研究人员推测,它来自一滴熔融金属并在极短时间内凝固。正常冷却时,不同元素往往分区或形成多种相结构,如此均匀的晶体很难出现,因此被视为未知的“广岛石材料”。这种均匀性也是判断其形成机制的关键证据。

发现的意义不在于马上制造产品,而在于提供一个无法重复的极端实验样本。陨石撞击、火山和核爆都会产生实验室难以达到的温压条件。反推微粒结构和元素分布,可帮助科学家理解高能事件中物质如何混合、汽化和结晶,也可能改进核取证,用残留颗粒判断爆炸环境和材料来源。

研究人员还需排除后期污染和取样偏差。海滩颗粒长期受海水、沉积物和工业活动影响,必须通过同位素、晶体结构及周边样本对照,证明该合金确实在爆炸瞬间形成,而不是后来进入微球裂隙。若不同地点都发现相近成分,科学家便可把它作为重建火球温度、物质来源和冷却速率的“微型档案”,也能更准确地区分核爆残留物与普通冶金碎屑。

后续需要在更多样本中寻找同类晶粒,确认它是稳定的新合金类别,还是极罕见的一次性结构。团队还要比较不同地点和粒径的颗粒,建立火球温度与冷却速度模型。由于样本极小且数量有限,不能把它夸大为已具工程用途的“超级材料”。它真正的反转是:一场以毁灭著称的爆炸,在微观尺度留下高度有序的物质,直到多年后才被现代仪器辨认。