Dans cette étude publiée dans Science Advances, les scientifiques se sont penchés sur des fragments formés suite à la destruction d’Hiroshima puis conservés dans les sédiments de la baie. Pour le rappel historique, c’est le 6 août 1945 que les États-Unis larguent une bombe sur Hiroshima, une attaque qui a créé une énorme boule de feu dont la température a dépassé 7 000 degrés en quelques secondes.
La chaleur a vaporisé des matériaux de construction, des métaux, des sols, du verre et de l’eau. Un mélange qui a ensuite formé un nuage de matière chauffée à haute température avant de refroidir rapidement. Une minuscule partie s’est transformée en minuscules grains qui ont atterri dans les sables de la baie. Les chercheurs appellent ces débris des hiroshimaites. Il s’agit de petites billes de verre produites par l’explosion et figées par le refroidissement rapide.
L’équipe a étudié 34 échantillons grâce à plusieurs techniques pour révéler leur composition et l’organisation de leurs atomes. Dans un seul échantillon, on trouvait de nombreux fragments métalliques riches en fer et en chrome. Les scientifiques ont extrait quatre grains d’environ 10 micromètres, soit bien moins que l’épaisseur d’un cheveu.
Si trois des grains extraits avaient une structure typique pour ce type de métal, c’est le quatrième grain qui a surtout retenu l’attention des scientifiques. Le fer représentait 62,69 % de sa masse et 14,71 % pour le chrome. Le nickel était à 8,95 % et le silicium à 7,02 %.
On trouvait aussi du molybdène, du manganèse et de l’aluminium dans cet alliage très complexe. Les mesures faites à plusieurs endroits du grain montraient une composition homogène, ce qui veut dire que les éléments se sont mélangés puis la matière s’est figée très vite.
Les rayons X ont également montré que les atomes suivent une organisation cubique très précise appelée structure de type AlAu4. Une organisation qui existe dans d’autres matériaux mais ce qui est surprenant ici, c’est que les chercheurs n’ont jamais décrit cet assemblage avec une combinaison de fer, chrome, nickel, silicium, molybdène, manganèse, aluminium.
Le grain a beau ne mesurer que quelques micromètres, son organisation atomique a survécu près de huit décennies dans le verre qui l’entoure.
Les scientifiques ont une hypothèse pour expliquer sa naissance. Dans la boule de feu de l’explosion d’Hiroshima, des métaux de sources différentes furent vaporisés puis mélangés. Lors du refroidissement, une petite quantité de cette vapeur métallique s’est condensée sous forme de gouttes.
La chute brutale de température a figé trop rapidement les atomes pour qu’ils adoptent des structures plus simples que l’on retrouve dans des conditions ordinaires. Le résultat, c’est cet alliage complexe gardé dans le verre pendant toutes ces années.
Mais l’échantillon nous donne aussi une idée du chaos chimique créé par l’explosion. La diversité de composition indique que de petites gouttes de métal se sont séparées du matériau fondu, se sont heurtées puis mélangées ou se sont mélangées puis ont durci.
Les auteurs expliquent que les explosions nucléaires créent brièvement des conditions similaires à des impacts de météorites ou des collisions planétaires à très grande vitesse. Des cas où l’on retrouve des températures extrêmes, des changements rapides de pression et un refroidissement brutal.
Les débris d’Hiroshima permettent désormais aux scientifiques d’étudier comment se forment les matériaux en dehors de l’équilibre, c’est-à-dire des structures qui n’ont pas le temps d’atteindre leur état habituel.
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