Misteri Kaca Hiroshima dan Rahasia Awal Tata Surya Terungkap
PASUNDAN EKSPRES - Ketika Amerika Serikat menjatuhkan bom atom di Hiroshima pada Agustus 1945, kota Jepang tersebut dihancurkan oleh ledakan dahsyat yang merenggut nyawa sekitar 140 ribu jiwa dan menghapuskan Bumi bersama dengan bangunannya.
Tujuh dekade setelahnya, ilmuwan menemukan sisa-sisa ledakan nuklir berupa serpihan kaca di sepanjang pantai Motoujina, sebuah pulau kecil di Teluk Hiroshima.
Material seperti beton dan baja yang digunakan dalam konstruksi bangunan di Hiroshima tampaknya telah dicampur dan dipanaskan pada suhu ekstrem, kemudian mendingin dan kembali ke Bumi dalam bentuk sferis, mirip dengan manik-manik kaca.
Sekarang, studi terbaru mengenai penemuan itu telah mengungkapkan proses pembentukannya, yaitu melalui proses kondensasi di dalam ledakan nuklir.
Analisis terhadap komposisi kimia dan isotop kaca, yang dilakukan oleh ahli astrokimia Nathan Asset dari Universitas Paris Cité dan koleganya, menunjukkan kesesuaian dengan meteorit primitif yang disebut kondrit, yang tercipta dari debu antarbintang dan gas nebula pada awal pembentukan Tata Surya.
"Proses pembentukan kaca Hiroshima melalui kondensasi menandakan bahwa kaca tersebut bisa jadi analog dengan kondensat awal di Tata Surya," demikian penulis dalam studi mereka, sebagaimana dikutip dari IFL Science.
Kondensat awal ini, atau zat padat, yang juga dikenal sebagai inklusi kaya kalsium-aluminium (CAIs), berisi banyak isotop oksigen-16 (16O), sebuah bentuk oksigen yang lebih enteng dengan neutron lebih sedikit dibandingkan dengan jenis yang lebih berat.
Para ilmuwan berhipotesis bahwa isotop 16O ini mungkin terbentuk oleh sinar UV yang menembus awan gas dan debu antarbintang di mana kondrit Tata Surya kuno pertama kali tercipta, atau mungkin melalui mekanisme tertentu saat material yang menguap mengembun menjadi padat sebelum menjadi lebih konsolidasi.
Hanya sedikit eksperimen laboratorium yang telah mengeksplorasi hipotesis kedua ini, sehingga mempelajari sisa-sisa ledakan Hiroshima bisa memberikan pemahaman baru.
Kelompok tersebut memeriksa sampel yang dikumpulkan dari pantai berpasir di Teluk Hiroshima pada tahun 2015 oleh Mario Wannier, seorang geolog yang sudah pensiun, dan timnya. Dengan menganalisis 94 fragmen sisa ledakan nuklir, Asset dan timnya mengidentifikasi empat tipe kaca Hiroshima: melilitik, anorthositik, soda-kapur, dan silika.
Secara kimia, kaca silika tampak identik dengan butiran pasir kuarsa yang umum ditemukan di pantai manapun, dan kaca soda-kapur mirip dengan kaca yang diproduksi secara industri. Namun, keempat jenis kaca Hiroshima mempunyai komposisi oksigen dan isotop silikon yang unik, memberikan para peneliti metode baru untuk meneliti cara pembentukan mereka.
Untuk pemeriksaan lebih mendalam, kelompok peneliti melakukan simulasi yang merekonstruksi susunan kimia dan kondisi fisik ledakan nuklir dari penelitian sebelumnya, memanfaatkan estimasi tersebut untuk memodelkan proses kondensasi potensial dalam ledakan Hiroshima.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bom Hiroshima meledak 580 meter di atas kota, terlalu tinggi dari permukaan untuk menciptakan kawah. Namun, suhu yang sangat tinggi, mencapai 10 juta derajat Celcius di dalam ledakan itu sendiri dan diperkirakan 6.287 °C di permukaan, menyebabkan material bangunan menguap dalam sekejap.
Simulasi kelompok menunjukkan bagaimana cairan melilitik mengembun dari awan gas terlebih dulu, dalam proses yang disebut kondensasi terfraksinasi, diikuti oleh cairan anorthositic, soda-lime, dan silika. Butiran ini kemudian terperangkap dalam kaca saat terpapar suhu antara 1.800 dan 1.400 °C, tergantung pada komposisinya.
Urutan simulasi menggambarkan bagaimana material yang menguap dalam ledakan Hiroshima mengembun menjadi tetesan dalam waktu detik setelah ledakan. Foto oleh Nathan Asset
"Kaca melilitic adalah cairan pertama yang mengalami kondensasi dan yang terakhir mendingin, sehingga menjadi cairan yang paling banyak berinteraksi dengan material di dalam ledakan," kata Asset.
"Ini mungkin menjelaskan mengapa mayoritas inklusi ditemukan dalam jenis kaca ini," katanya.
Meskipun tim peneliti juga tertarik pada proses awal Tata Surya melalui lensa Hiroshima, mereka mengakui bahwa tekanan, suhu, dan komposisi gas sangat berbeda antara ledakan Hiroshima dan cakram akresi Matahari, tempat kondrit pertama terbentuk.
"Meskipun ada perbedaan tersebut, kesamaan antara kaca Hiroshima dan CAI bisa menunjukkan proses yang serupa, yaitu reaksi kimia selama kondensasi, untuk menjelaskan peningkatan 16O yang mirip," tim menyimpulkan.
