Dieser bisher unbekannte Kristall ist bei Atombombentests entstanden

Im August 1945 warfen die USA eine Atombombe über Hiroshima ab, vernichteten damit 11 Quadratkilometer der Großstadt und töteten auf einen Schlag rund 70.000 Menschen. Der allererste Einsatz einer Kernwaffe lag da erst knapp 3 Wochen zurück: Beim Trinity-Test wurde auf einem Gelände der US-Army in New Mexico eine Plutoniumbombe gezündet.

Die Explosion setzte so viel Energie frei wie 21 Tonnen TNT. Es entstand ein 3 Meter tiefer und 330 Meter breiter Krater in der Wüste, dabei schmolz der Sand zu speziellem Glas.

In diesem sogenannten Trinitit hat ein internationales Forschungsteam nun eine neuartige Kristallstruktur entdeckt und erstmals beschrieben. Ihre Studie wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Klathrat aus Kalzium, Kupfer und Silizium

Das Team um den italienischen Mineralogen Luca Bindi identifizierte in einem rot-grauen Trinititklumpen ein sogenanntes Klathrat. Dabei handelt es sich um ein käfigförmiges chemisches Geflecht, das andere Atome im Inneren festhält.

Der „Käfig“ besteht aus 12- und 14-seitigen Silizium-Strukturen, darin befinden sich Kalzium-, Kupfer- und teilweise auch Eisen-Atome. „Es ist eine komplett neue Art von Klathrat-Kristall – etwas, das noch nie in der Natur oder in den Rückständen einer nuklearen Explosion beobachtet wurde“, sagt Bindi gegenüber Scientific American. 

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Extreme Bedingungen

Bei der Trinity-Explosion war der Sand Temperaturen von über 1.500 Grad Celsius und einem Druck von mehreren Gigapascal ausgesetzt. Letzteres würde auch reichen, um aus Kohlenstoff Diamanten zu pressen.

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Unter diesen Bedingungen verdampften Stoffe extrem schnell, vermischten sich und kühlten in neuen Formen ab. „Das ist alles binnen weniger Sekunden passiert, also hatten Atome keine Zeit, sich in stabilen Strukturen anzuordnen, was zu unüblichen Nichtgleichgewichts-Materialien wie diesem führte“, erklärt Bindi weiter. Seltene Hochenergie-Ereignisse wie nukleare Detonationen, Blitzeinschläge und Hochgeschwindigkeits-Einschläge seien natürliche Labore, in denen unerwartete kristalline Stoffe entstehen.