Durante décadas, um grão metálico de dez micrômetros guardou um material que a natureza nunca havia produzido e que nenhum laboratório fabricou. A liga metálica inédita foi identificada pela equipe do geólogo Luca Bindi, da Universidade de Florença, na Itália, dentro de um detrito da bomba atômica lançada sobre Hiroshima em 1945. O estudo sobre o material foi publicado em julho deste ano na revista científica Science Advances.
O metal foi formado segundos após a detonação, quando a bola de fogo da bomba Little Boy, equivalente a 15 mil toneladas de dinamite, passou dos 7.000 °C e vaporizou praticamente tudo num raio de 2 quilômetros de extensão. O ataque dos Estados Unidos sobre o Japão Imperial matou cerca de 100 mil pessoas e vaporizou prédios, solo, vidro e metais em instantes. Após a tragédia, houve um resfriamento rápido que fez arranjos atômicos raros ficarem congelados antes de se transformarem em estruturas mais simples.
Uma bola de fogo nuclear expõe muitos materiais diferentes a calor extremo, mistura violenta e resfriamento extraordinariamente rápido, tudo em segundos. Na prática, ela realiza um número enorme de experimentos de materiais descontrolados de uma só vez, amostrando combinações e estruturas que levariam anos para os pesquisadores explorarem deliberadamente num laboratório. Luca Bindi, geólogo da Universidade de Florença e autor principal do estudo (à ScienceAlert)
A partir da vaporização da bomba, surgiram algumas partículas vítreas chamadas hiroshimaítas, encontradas nas areias da Baía de Hiroshima pelo geólogo Mario Wannier em 2019. A equipe de Bindi analisou 34 dessas partículas com microscópios eletrônicos, utilizando testes químicos e difração de raios X de cristal único. Numa das amostras, foram encontrados fragmentos de liga de ferro e cromo, quase todos previsíveis, à exceção de um grão diferente.
Metais, vidro, solo e materiais de construção são vaporizados e misturados a temperaturas muito altas, criando combinações químicas que raramente ocorreriam em condições normais. À medida que a bola de fogo se expande, o material se condensa e esfria tão rápido que arranjos atômicos incomuns podem ser congelados no lugar antes de se transformarem em estruturas mais simples e estáveis.
O fragmento encontrado na areia de Hiroshima tinha muito mais silício que os vizinhos. Com dez micrômetros, o material reunia ferro, cromo, silício, níquel, molibdênio, manganês e alumínio, composição parecida com a do aço inoxidável. A diferença central, porém, estava no arranjo e distribuição dos átomos.
A primeira pista veio das análises químicas: um grão continha muito mais silício que as partículas metálicas ricas em ferro e cromo ao redor. A novidade está naquela combinação específica de química e estrutura cristalina, que não corresponde a ligas industriais conhecidas nem a produtos de explosão relatados anteriormente.
Distribuição atômica da liga metálica é diferente de tudo que já existiu
Usando agulhas extremamente finas, os cientistas extraíram quatro grãos de areia da amostra polida e mapearam a estrutura de cada um. Dentre estes, três dos objetos de comparação exibiram a estrutura cúbica de corpo centrado do aço comum. O grão incomum mostrou um arranjo cúbico complexo, derivado do beta-manganês e de organização atômica totalmente independente.
O material encontrado não corresponde a nenhuma liga industrial conhecida, confirmando a nova liga metálica catalogada. Ademais, apenas um grão foi localizado, sinal da raridade do fenômeno inédito. O físico Michael Widom, da Universidade Carnegie Mellon, afirmou que a descoberta revela "todo um mundo praticamente inexplorado de materiais".
A descoberta revela todo um mundo praticamente inexplorado de materiais difíceis de produzir em condições de estabilidade termodinâmica. Bindi reconhece, e bem, que, para encontrar novos materiais, é necessário procurá-los em lugares invulgares. Michael Widom, físico da Universidade Carnegie Mellon, não envolvido no estudo (via ZAP)
Apesar do ineditismo da liga metálica, produzir ligas multicomponentes é difícil mesmo em laboratório, o que dá peso à façanha involuntária da bomba. A origem trágica do novo material, no entanto, não se separa do valor científico, com Bindi afirmando que a situação "não pode ser separada da catástrofe humana que a criou".
Essa tensão está sempre presente. Cientificamente, o material é extraordinário, mas não pode ser separado da catástrofe humana que o criou; o trabalho precisa, portanto, ser conduzido com humildade, respeito e uma consciência clara de que o conhecimento científico aqui vem dos restos de um sofrimento imenso. Luca Bindi, geólogo da Universidade de Florença e autor principal do estudo (à ScienceAlert)