Trinitita

La trinitita , también conocida como atomsita o vidrio de Alamogordo , ^{[ 1 ] [ 2 ]} es el residuo vítreo que quedó en el suelo del desierto tras 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 arcósica formada por granos de cuarzo y feldespato (tanto microclina como una menor cantidad de plagioclasa con pequeñas cantidades de calcita , hornblenda y augita en una matriz de arcilla arenosa ) ^{[ 3 ]} que se fundió por la explosión atómica. Fue descrita académicamente por primera vez en American Mineralogist en 1948. ^{[ 4 ]}

Generalmente es de color verde claro, aunque también se encontró trinitita roja en una sección del sitio de la explosión, ^{[ 4 ]} y también se formó trinitita negra, aunque rara. ^{[ 5 ]} Es ligeramente radiactiva, pero segura de manipular. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} En 2018 aún quedaban fragmentos del material en el sitio de Trinity., ^{[ 9 ]} aunque la mayor parte fue arrasada y enterrada por la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos en 1953. ^{[ 10 ]}

En 2005, el científico del Laboratorio Nacional de Los Alamos, Robert E. Hermes, y el investigador independiente William Strickfaden teorizaron que gran parte del vidrio se formó a partir de arena que fue atraída dentro de la bola de fuego y luego cayó en forma líquida. ^{[ 11 ] [ 12 ]} En un artículo de 2010 en Geology Today , Nelson Eby de la Universidad de Massachusetts Lowell y Robert Hermes describen la trinitita:

Dentro del vidrio se encuentran fragmentos fundidos de la primera bomba atómica y sus estructuras de soporte, así como diversos radionúclidos formados durante la detonación. El vidrio en sí es asombrosamente complejo a escala de decenas a cientos de micrómetros y, además de vidrios de composición variable, también contiene granos de cuarzo sin fundir. El transporte aéreo del material fundido dio lugar a la formación de esferas y partículas de vidrio con forma de mancuerna. Vidrios similares se forman durante todas las detonaciones nucleares a nivel del suelo y contienen información forense que puede utilizarse para identificar el dispositivo atómico. ^{[ 13 ]}

Esto fue respaldado por un estudio de 2011 basado en técnicas de imagen nuclear y espectrométricas. ^{[ 14 ]} Los investigadores teorizan que la trinitita de color verde oscuro, gris y negro contiene concentraciones variables de material de la estructura de soporte de acero de la bomba, mientras que la trinitita roja contiene material proveniente del cableado eléctrico de cobre. ^{[ 15 ]}

Se estima que 4300 gigajulios (4,3 × 10¹⁹ erg) de energía térmica se emplearon en la formación del vidrio. Dado que la temperatura necesaria para fundir la arena y convertirla en el vidrio observado fue de aproximadamente ¹⁴⁷⁰ ° C (2680 °F) , se estimó que esta fue la temperatura mínima a la que estuvo expuesta la arena. ^{[ 16 ]} El material dentro de la bola de fuego de la explosión se sobrecalentó durante aproximadamente 2-3 segundos antes de solidificarse. ^{[ 17 ]} Los elementos relativamente volátiles , como el zinc, se encuentran en cantidades decrecientes cuanto más cerca del centro de la explosión se formó la trinitita. Cuanto mayor era la temperatura, más se evaporaban estos elementos volátiles y menos se capturaban al solidificarse el material. ^{[ 18 ]}   

La detonación dejó grandes cantidades de trinitita esparcidas alrededor del cráter, ^{[ 19 ]} y Time escribió en septiembre de 1945 que el sitio tenía la apariencia de "[un] lago de jade verde", mientras que "[e]l vidrio toma formas extrañas: canicas asimétricas, láminas nudosas de un cuarto de pulgada de espesor, burbujas rotas de paredes delgadas, formas verdes en forma de gusano". ^{[ 2 ]} La presencia de formas redondeadas en forma de cuentas sugiere que parte del material se fundió después de ser lanzado al aire y aterrizó ya formado, en lugar de permanecer a nivel del suelo y fundirse allí. ^{[ 15 ]} Otra trinitita, que se formó en el suelo, contiene inclusiones de arena infundida. ^{[ 17 ]} Esta trinitita se enfrió rápidamente en su superficie superior, mientras que la superficie inferior se sobrecalentó. ^{[ 20 ]}

La naturaleza caótica de la formación de la trinitita ha dado lugar a variaciones tanto en su estructura como en su composición. ^{[ 17 ]} El vidrio se ha descrito como "una capa de 1 a 2 centímetros de espesor, con la superficie superior marcada por una fina capa de polvo que cayó sobre ella mientras aún estaba fundida. En la parte inferior hay una película más gruesa de material parcialmente fusionado, que se transforma gradualmente en el suelo del que se extrajo. El color del vidrio es un verde botella pálido, y el material es extremadamente vesicular, con burbujas cuyo tamaño alcanza casi todo el espesor de la muestra". ^{[ 3 ]} La forma más común de trinitita son fragmentos verdes de 1 a 3  cm de espesor, lisos por un lado y rugosos por el otro; esta es la trinitita que se enfrió después de caer aún fundida en el suelo del desierto. ^{[ 22 ] [ 20 ]}

Alrededor del 30% de la trinitita es espacio vacío, aunque su porosidad varía ampliamente entre muestras. La trinitita presenta otros defectos , como grietas. ^{[ 17 ]} En la trinitita que se enfrió después del aterrizaje, la superficie superior lisa contiene gran cantidad de vesículas pequeñas, mientras que la capa inferior rugosa tiene menor densidad de vesículas, pero vesículas más grandes. ^{[ 20 ]} Es principalmente alcalina. ^{[ 22 ]}

Uno de los isótopos más inusuales encontrados en la trinitita es un producto de activación neutrónica 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 mayor parte de la trinitita. ^{[ 17 ]} La trinitita ya no contiene suficiente radiación como para ser dañina a menos que se ingiera. ^{[ 2 ]} Todavía contiene los radionúclidos ²⁴¹ Am , ¹³⁷ Cs y ¹⁵² Eu debido a la prueba Trinity que utilizó una bomba de plutonio . ^{[ 22 ]}

Existen dos formas de vidrio de trinitita con índices de refracción diferentes . El vidrio de índice más bajo se compone principalmente de dióxido de silicio , mientras que el vidrio de índice más alto tiene una composición mixta. La trinitita roja existe en ambas variantes y contiene vidrio rico en cobre, hierro y plomo, así como glóbulos metálicos. ^{[ 4 ]} El color de la trinitita negra se debe a su alto contenido en hierro . ^{[ 5 ]}

En un estudio publicado en 2021, se encontró que una muestra de trinitita roja contenía un cuasicristal complejo previamente desconocido , el cuasicristal artificial más antiguo conocido, con un grupo de simetría en forma de icosaedro . ^{[ 23 ]} Está compuesto de hierro, silicio, cobre y calcio. ^{[ 19 ]} La estructura del cuasicristal muestra simetría rotacional quíntuple . ^{[ 23 ]} La investigación del cuasicristal fue dirigida por el geólogo Luca Bindi de la Universidad de Florencia y Paul Steinhardt , después de que teorizara que la trinitita roja probablemente contenía cuasicristales, ya que a menudo contienen elementos que rara vez se combinan. ^{[ 19 ] [ 24 ]} La estructura tiene una fórmula de Si ₆₁ Cu ₃₀ Ca ₇ Fe ₂ . ^{[ 23 ]} Se detectó un solo grano de 10 μm después de diez meses de trabajo examinando seis pequeñas muestras de trinitita roja. ^{[ 19 ] [ 24 ] [ 25 ]}

Un estudio de 2010 publicado en la revista de acceso abierto Proceedings of the National Academy of Sciences examinó el valor potencial de la trinitita para el campo de la ciencia forense nuclear . ^{[ 26 ]} Antes de esta investigación, se asumía que los componentes de la trinitita se fusionaban de forma idéntica y que su composición original no podía discernirse. El estudio demostró que el vidrio procedente de detonaciones nucleares podía proporcionar información sobre el dispositivo y sus componentes asociados, como el embalaje. ^{[ 27 ]}

Durante la década de 2010, se invirtieron millones de dólares en investigación para examinar la trinitita y determinar qué información contenían los cristales que pudiera ayudar a explicar la explosión nuclear que los creó. ^{[ 28 ]} Los investigadores plantearon la hipótesis de que el análisis de la trinitita podría ser útil para identificar forensemente a los perpetradores de un futuro ataque nuclear. ^{[ 27 ] [ 29 ]}

Los investigadores involucrados en el descubrimiento de cuasicristales especularon que su trabajo podría mejorar los esfuerzos para investigar la proliferación de armas nucleares porque los cuasicristales no se desintegran, a diferencia de otras evidencias producidas por las pruebas de armas nucleares. ^{[ 23 ]} La trinitita se ha elegido como objeto de investigación en parte porque la prueba nuclear estaba bien documentada. ^{[ 18 ]} Un estudio de 2015 en el Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry financiado por la Administración Nacional de Seguridad Nuclear describe un método mediante el cual se podría sintetizar deliberadamente vidrio similar a la trinitita para usarlo como sujetos de prueba para nuevas técnicas forenses nucleares. ^{[ 17 ]} La ablación láser se utilizó con éxito por primera vez para identificar la firma isotópica única del uranio dentro de la bomba a partir de una muestra de trinitita, demostrando la efectividad de este método más rápido. ^{[ 30 ]}

La trinitita no se consideró inicialmente destacable 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 que no era particularmente peligrosa. Por lo tanto, se comercializó como apta para su uso en joyería en 1945 ^{[ 31 ] [ 32 ]} y 1946. ^{[ 2 ]} Ahora es ilegal llevarse el material restante del sitio, gran parte del cual ha sido retirado por el gobierno de los EE. UU. y enterrado en otro lugar de Nuevo México; sin embargo, el material que se tomó antes de esta prohibición todavía está en manos de coleccionistas y disponible legalmente en tiendas de minerales. ^{[ 2 ] [ 28 ]} También hay trinitita falsificada en el mercado; la autenticidad de la trinitita requiere análisis científico. ^{[ 33 ] [ 5 ]} Hay muestras en el Museo Nacional de Ciencia e Historia Nuclear , el Museo Nacional de Historia Natural Smithsonian , ^{[ 2 ]} el Museo del Patrimonio Agrícola y Ganadero de Nuevo México , ^{[ 34 ]} y el Museo del Vidrio de Corning ; ^{[ 35 ]} el Museo Nacional de Pruebas Atómicas alberga un pisapapeles que contiene trinitita. ^{[ 36 ]} En el Reino Unido, la colección del Science Museum Group contiene una muestra de trinitita, ^{[ 37 ]} al igual que el Museo Canadiense de la Guerra ^{[ 38 ]} en Canadá. También hay una muestra de trinitita en exhibición en el Museo Conmemorativo de la Paz de Hiroshima en Hiroshima, Japón.

El Instituto SETI , que busca encontrar e investigar signos de vida inteligente en otros lugares del espacio, declaró en 2021 que la trinitita se incluiría en su biblioteca de objetos relacionados con "momentos de transformación" de potencial interés para los extraterrestres inteligentes . ^{[ 39 ]} La escultura Trinity Cube de Trevor Paglen , exhibida en 2019 en el Museo de Arte Contemporáneo de San Diego como parte de una colección temática de arte de Paglen titulada Sights Unseen, está hecha parcialmente de trinitita. ^{[ 40 ]} La obra de arte c.1988 Trinitite, Ground Zero, Trinity Site, New Mexico del fotógrafo Patrick Nagatani se encuentra en el Museo de Arte de Denver . ^{[ 41 ]}

Ocasionalmente, el nombre trinitita se aplica ampliamente a todos los residuos vítreos de las pruebas de bombas nucleares, no solo a la prueba Trinity. ^{[ 42 ]} Fragmentos vítreos negros de arena fundida que se habían solidificado por el calor de una explosión nuclear fueron creados por las pruebas francesas en el sitio de Reggane en Argelia . ^{[ 43 ]} Después del bombardeo atómico de Hiroshima , se descubrió en 2016 que entre el 0,6% y el 2,5% de la arena en 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 llamado hiroshimaíta . ^{[ 44 ]} Kharitonchiki (singular: kharitonchik, ruso: харитончик ) es un análogo de la trinitita encontrado en el sitio de pruebas de Semipalatinsk en Kazajstán en la zona cero de las pruebas nucleares atmosféricas soviéticas. El material negro poroso recibe su nombre de uno de los principales científicos rusos en armas nucleares, Yulii Borisovich Khariton . ^{[ 45 ]}

La trinitita, al igual que varios minerales naturales similares, es un vidrio fundido . ^{[ 46 ]} Si bien la trinitita y los materiales con procesos de formación similares, como la lavinita, son antropogénicos, las fulguritas , que se encuentran en muchas regiones propensas a tormentas eléctricas y en desiertos , son materiales vítreos de formación natural y se generan por el impacto de rayos en sedimentos como la arena. ^{[ 19 ]} La impactita , un material similar a la trinitita, puede formarse por impactos de meteoritos. La geología de la Luna incluye muchas rocas formadas por uno o más grandes impactos en los que los elementos volátiles se encuentran en cantidades cada vez menores cuanto más cerca están del punto de impacto, de forma similar a la distribución de elementos volátiles en la trinitita. ^{[ 18 ]}

• Mediciones recientes de radiación gamma in situ en el sitio de pruebas Trinity y una comparación con muestras de trinitita de 2011.

• Información y fotos de la Trinidad
• Espectro radiográfico de la trinitita
• Relato de Ralph Pray sobre la extracción de trinitita del yacimiento.
• Análisis completo de la muestra de trinitita