Прогулки по Хиросиме: как испарился американский лимузин

Нет, не полностью испарился, но в достаточной степени, чтобы породить один любопытный научный феномен.

Все началось с того, что в 2019 году итальянский геолог Марио Ванньер копался в песках Хиросимского залива в поисках мелких стеклянных шариков, которые обычно образуются при ядерном взрыве из расплавленного песка. Предмет интереса был в том, что его коллега по Университету Флоренции Лука Бинди, изучая тринитит — стеклянные шарики, образовавшиеся при взрыве ядерного заряда Trinity 16 июля 1945 года, обнаружил, что в нем образовался сплав кремния, кальция и меди.

Дальше фанаты изучения геологического влияния ядерного взрыва, должно быть, пришли к мысли, что в Хиросиме, в отличие от пустыни Нью-Мексико, металлов в зоне взрыва было побольше, стало быть, в таких же стеклянных шариках тоже должны быть интересные сплавы.

Некоторое время, потраченное на черпание песка на дне Хиросимского залива, его промывку и классификацию, дало результат в виде хиросимаита — стеклянных шариков, образовавшихся при ядерном взрыве над Хиросимой. Это было непросто, и улов был небольшой, всего несколько десятков шариков, из которых для тщательного исследования было отобрано 34 образца.

Сплав испаренных металлов

Один из шариков диаметром всего 10 микрометров (0,01 мм) дал феноменальный результат. В нем был найден интерметаллический кристалл, в котором было шесть металлов: железо, хром, никель, марганец, молибден и алюминий.

Многокомпонентные сплавы изучаются примерно с середины 1980-х годов, и некоторые из них имеют уникальные характеристики. Например, сплав хрома, кобальта и никеля оказался чрезвычайно устойчив при очень низких температурах и сохранял жесткость даже в жидком водороде.

В других образцах хиросимаита были найдены сплавы кремния, кальция, алюминия, а также железа и хрома, которые указывали на условия образования таких сплавов: мгновенный нагрев до температуры выше 1800 градусов, испарение и последующая конденсация из пара, когда зона экстремального нагрева стала быстро охлаждаться. По имеющимся данным, температура огненного шара хиросимского взрыва достигала 7700 градусов, а в зоне эпицентра нагрев поверхности достигал 3000-4000 градусов.

Кремний, кальций и алюминий — это, конечно, бетон, который при 1200 градусах превращается в жидкое стеклоподобное вещество, а при 2500 градусах из него начинают выкипать элементарные вещества. Но минералы с таким составом есть и в базальте, габбро и некоторых разновидностях гранитов.

Железо в подобных сплавах — это продукт испарения стали. Конечно, само сочетание слов «испарение стали» звучит несколько невероятно. Однако же, тепловая мощность хиросимского взрыва оценивается в 75 тераджоулей. Этого достаточно, чтобы испарить 879 тонн стали в течение 0,1 секунды. Эта энергия рассеивалась во все стороны, и на землю попала лишь небольшая часть теплового потока. На 1 квадратный метр в эпицентре, где световое излучение падало строго вертикально, менее 0,0001% всей тепловой энергии взрыва. Но и это 4 мегаджоуля, чего достаточно, чтобы за 0,1 секунду испарить 494 граммов стали. Если деталь достаточно массивная, то она сначала будет нагреваться, потом расплавляться на поверхности, и из этого расплава будет испарение. Это несколько десятков граммов железного пара.

Похожие условия сохранялись и на некотором удалении от эпицентра, но там и тепловой поток меньше, соответственно, испарение тоже было меньше, граммы, может быть, миллиграммы. Однако для ядерно-взрывного синтеза многокомпонентного сплава с последующим образованием интерметаллического кристалла и таких ничтожных количеств достаточно. Вес шарика, в котором был найден шестикомпонентный сплав, ничтожно мал — 0,000000000524 грамма, а металла в нем и того меньше.

Испарение автомобильной краски

Теперь интересный вопрос о том, что же такого могло испариться, чтобы дать такие сплавы? Это нечто стояло на улице Хиросимы вблизи эпицентра, с поверхностями, открытыми для направленного сверху вниз светового излучения. Только так возникали необходимые условия для испарения металлов.

Дело в том, что уже сплав железа и хрома — компонентов хромистой стали, уже вызывает вопросы. Сейчас хромистая сталь нередко используется для внешних металлоконструкций в силу устойчивости к коррозии. Но в Японии во время войны хрома было мало, и хромистая сталь использовалась на ответственные изделия: броня танков, стволы орудий, детали авиационных двигателей и так далее.

В принципе, источником такого сплава могла быть зенитная пушка. Однако, по имеющимся данным, в августе 1945 года позиции 135-го зенитного артиллерийского полка и 22-го отдельного зенитного дивизиона, у которых были 70-мм зенитные пушки тип 88, располагались на холмах вокруг города: гора Футаба на севере, холм парка Эба на юго-западе, район Мукаинада на востоке — холмы, за которыми находился завод «Тоё Когё», острова Ниносима и Мукаи-Удзина. То есть кольцо ПВО вокруг города. Они не стреляли из-за сигнала отбоя воздушной тревоги.

Рядовой первого класса Тосио Накамура, солдат 135-го зенитного артполка, в то утро был на позиции Мукаинада, примерно в 4 км от эпицентра; расчет чистил орудия. Он описывал ушедшую из-под ног землю, абсолютную тишину и невыносимый жар, от которого кожа на руках покраснела и начала пузыриться (ожог 2-й степени).

Поэтому вооружения в центральной части Хиросимы в момент взрыва, скорее всего, не было. Хромистая сталь могла быть в конструкции какого-нибудь здания богатой компании или корпорации, которые строились еще до войны и вполне могли оснащаться конструкциями из дорогих материалов.

Но вот молибден и алюминий из шестикомпонентного сплава — это загадка. Молибден и сейчас редкий; самая близкая к быту деталь из молибдена — проволочка, поддерживающая вольфрамовую спираль в лампочке накаливания. Алюминия сейчас много, но тогда в Японии он на дороге не валялся. При этом нечто, содержащее эти элементы, стояло на улице Хиросимы примерно в том месте, где вспыхнул огненный шар.

Мне пришла в голову только одна версия. Источником материалов для этого странного, синтезированного ядерным взрывом сплава мог быть американский автомобиль премиум-класса.

Итак, по материалам.

Железо — тонколистовой прокат 0,9–1,2 мм, из которого штамповали детали корпуса автомобилей.

Марганец — 0,3–0,6% марганца добавляли в тонколистовой прокат для снижения хрупкости; также диоксид марганца использовался как пигмент в черных, коричневых и каштановых красках автомобилей премиального сегмента.

Хром и никель — нержавеющая сталь для маски радиатора, корпуса фар, колпаков колес, а также для гальванического покрытия хромированных деталей (сначала слой меди, затем слой никеля, сверху слой хрома).

Алюминий — декоративные элементы (эмблемы, шильдики, маскоты), дверные ручки и накладки решеток радиатора, которые частично хромировались.

Молибден — в большинстве премиальных автомобилей он использовался только в высокопрочных сталях, из которых изготовляли болты и кронштейны бампера, а также содержался в пигментах автомобильных эмалей премиум-класса.

Было всего несколько марок автомобилей, которые могли дать такой состав компонентов. Среди них родстер Cord 812, Packard Twelve, Chrysler DeSoto (на этой машине ехал в день взрыва основатель фирмы «Тоё Когё» Дзюдзиро Мацуда), а также Ford Deluxe и Lincoln Zephyr.

Однако, Cord 812 предпочтительнее, потому что он отличался от остальных американских автомобилей премиум-класса тем, что у него в лаке «металлик», которым был окрашен передний фартук, передние и задние крылья, крышка багажника, одновременно была алюминиевая пудра и молибдат свинца в качестве пигмента. Это фактически единственный или один из немногих автомобилей того времени, который имел все шесть компонентов сплава на внешней, конкретно верхней поверхности автомобиля.

Сначала произошел мгновенный пиролиз нитроцеллюлозного лака. Далее при 500-800 градусах пигменты краски — сульфат, хромат и молибдат свинца — распались на оксиды свинца и молибдена, а оксид молибдена тут же стал возгоняться, превращаясь в пар. Сталь корпуса и частицы алюминия из лака «металлик» полностью оголились. Затем, при подъеме температуры выше 3000 градусов, началось кипение металлов и образование облака горячей плазмы.

Затем температура стала падать, основные компоненты сплава стали остывать и конденсироваться, алюминий в паровой фазе вступил с ними в реакцию с образованием интерметаллических связей, на основе которых образовался кристалл. Свинец оказался изолирован; во-первых, в момент образования кристалла он еще был в виде пара; во-вторых, свинец не смешивается и не образует интерметаллических связей с железом и хромом.

Кто мог быть владельцем?

К этому стоит добавить, что в Хиросиме в августе 1945 года иметь такой дорогой американский лимузин, как Cord 812 и Chrysler DeSoto, да еще ездить на нем в условиях сильнейшего дефицита бензина и запрета на использование частных легковых автомобилей, могли лишь очень немногие люди, буквально 5-8 человек, тесно связанных с армией, флотом или военно-промышленным комплексом.

Запреты были очень строгими. В августе 1941 года было запрещено использование бензина для частных легковых автомобилей, в январе 1942 года были запрещены продажа, регистрация и перемещение легковых автомобилей; автомобили стали изымать у владельцев в обмен на облигации военного займа. В 1943 году прошли кампании по изъятию покрышек и камер, затем аккумуляторов, затем цветных металлов, а потом уже и того, что осталось. Потому в 1945 году ездить на своем автомобиле в Японии могли: император и члены его семьи, министры и высшие сановники, командование армии и флота, а также главы крупнейших военных концернов, таких как «Тоё Когё». Военно-промышленным концернам выдавался бензин и смазочные масла для внутризаводского транспорта, для испытательных нужд, а также для автомобилей директора, главного инженера и связных с военным ведомством.

Потому под № 1 в списке возможных владельцев американского лимузина, испарившегося в ядерном взрыве, стоит погибший сын директора «Тоё Когё» Содзиро Мацуда. Он мог иметь такой автомобиль, мог на нем ездить, и, поскольку завод его отца был одним из главных арсеналов японской армии, никто бы в Хиросиме не решился этому возразить. Известно, что в утро взрыва Содзиро находился в офисе фирмы, в центральном районе города, в 260 метрах от эпицентра, где и разделил общую судьбу со всеми сотрудниками офиса.

К тому же, есть дополнительный фактор. И Мацуда-старший, и его наследники очень интересовались вопросами автомобилестроения, и после войны создали мощную компанию Mazda. В военное время автомобилей они не выпускали, но изучали новинки. Cord 812 отличался набором оригинальных и передовых решений; в Японии его изучали сразу на нескольких фирмах. Потому Мацуда мог купить такой лимузин для изучения конструкции и особенностей эксплуатации, которым пользовался его старший сын.

Разумеется, есть и другие возможные варианты, как по автомобилям, так и по их владельцам. Но список в любом случае очень короткий, да и есть разные обстоятельства, снижающие вероятность. Например, у фельдмаршала Сюнроку Хата мог быть реквизированный Packard Super Eight. Но известно, что Хата находился в момент взрыва у своего автомобиля в районе железнодорожного вокзала (1,8 км от эпицентра), к тому же реквизированные автомобили перекрашивали в защитный цвет, часто поверх изначальной окраски, лаками на масляно-канифольной основе, с изрядным добавлением талька, с использованием в качестве пигментов гидрата оксида железа, диоксида марганца и оксида хрома. То есть не наш случай. И у других возможных владельцев примерно такие же обстоятельства.

Всё это не только и не столько праздное любопытство. Это открытие в мелком зерне хиросимаита показывает, что можно создавать такие многокомпонентные сплавы, поскольку техника позволяет получать очень высокие температуры, испаряющие даже весьма тугоплавкие металлы. И у этих сплавов могут быть какие-нибудь особенные свойства.