首次核爆，竟然炸出“不可能”的晶体
1945年7月16日凌晨5点29分，美国新墨西哥州的沙漠中，人类历史上第一颗原子弹Trinity被引爆。爆炸释放的巨大能量将沙漠的沙子、试验塔和铜质传输线瞬间熔化，形成了一种名为trinitite的玻璃状矿物。大多数trinitite呈蓝色，但在某些罕见区域，由于铜线被汽化后融入熔融物质，形成了一种鲜红色的变种。
正是这种红色trinitite，藏着一个令科学界震惊的秘密。
2021年，佛罗伦萨大学地质学家Luca Bindi领导的团队在红色trinitite中发现了一种准晶体(quasicrystal)，其成分为Si61Cu30Ca7Fe2。这种材料的原子排列具有五重旋转对称性，在传统晶体学中，这种结构曾被认定为不可能存在。要知道，直到1984年科学家才首次在实验室中合成出准晶体，而发现者因此获得了诺贝尔化学奖。Trinity核爆中自然形成的这种准晶体，是人类已知最古老的人造准晶体。
准晶体的形成需要极端条件，包括极高的温度、巨大的压力和剧烈的冲击波，缺一不可。Trinity核爆恰好提供了这一切。研究团队认为，在爆炸的瞬间，铜导线被汽化后与周围的沙子和钙质矿物混合，在特定温度压力窗口下冷却结晶，才最终形成了这种独特的结构。
而就在最近，Bindi团队在同一块红色trinitite中有了新的发现，一种笼形晶体(clathrate)。笼形晶体顾名思义，其原子排列像笼子一样，可以囚禁其他原子在其内部。这是在核爆产物中首次发现笼形晶体，为核爆炸研究开辟了全新方向。
这些发现的意义远不止于满足科学好奇心。准晶体和笼形晶体在核爆炸产生的极端条件下形成，它们的结构和成分就像一枚时间胶囊，记录了爆炸瞬间的物理化学状态。更重要的是，这些晶体在放射性同位素衰减之后仍能长久存在，因此可以成为核法医学的重要工具，帮助科学家分析和识别历史上的核试验活动。
这个发现还暗示，其他极端自然事件中也可能存在未被发现的准晶体，比如闪电击中地面形成的闪电熔岩、陨石撞击产生的高温高压区域等。大自然可能一直在创造这些不可能的晶体，只是我们还没有找到它们而已。
蓝色的trinitite
红色trinitite样本
红色trinitite中的准晶体
2026-05-29
