Окончательная катастрофа: может ли взрыв атомной бомбы поджечь атмосферу Земли

Одной из часто упоминаемых проблем в фильме Кристофера Нолана "Оппенгеймер" был страх, что взрыв атомной бомбы, разработанной учеными из Манхэттенского проекта нагреет атмосферу до такой степени, что это вызовет синтез ядер легких элементов, воспламенение и следовательно, атмосфера Земли сгорит. Вопрос о производстве энергии в звездах стимулировал в 1930-х годах целое поколение молодых физиков изучать основы квантовой и ядерной физики. Их опыт и методологии сыграли важную роль в Манхэттенском проекте, поспособствовав быстрой разработке атомной бомбы. Опыт и знания, полученные в ходе Манхэттенского проекта, затем после Второй мировой войны вернулись в ядерную астрофизику и привели к ее дальнейшему развитию. В статье, опубликованной в журнале Natural Sciences, ученые рассмотрели вопрос, который был поднят в фильме "Оппенгеймер": может ли атомная бомба поджечь атмосферу Земли? Об этом пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

До того, как была запущена первая атомная бомба, физики были обеспокоены тем, что взрыв может поджечь атмосферу нашей планеты. Ключевые опасения, которые высказал физик Эдвард Теллер еще в 1942 году, заключались в том, что в результате взрыва атомной бомбы может возникнуть устойчивый термоядерный синтез, как это происходит внутри Солнца.

Авторы статьи пишут, что Теллер опасался, что взрыв атомной бомбы, который основан на процессе деления ядер атомов, может привести к быстрому локальному нагреву атмосферы. В результате температура в атмосфере вырастет настолько сильно, что это приведет к слиянию ядер изотопа азота-14 или друг с другом, или с другими легкими изотопами в атмосфере, такими как водород-1, углерод-12 или кислород-16.

В Манхэттенском проекте над этим работали ведущие физики того времени. В 1942 году Оппенгеймер поехал к Артуру Комптону, лауреату Нобелевской премии и эксперту в области радиационной физики, чтобы попытаться разобраться с этим. Спустя годы Комптон вспомнил эту встречу и рассказал о страхах Оппенгеймера. В 1959 году ученый рассказал, что ядра водорода являются нестабильными и могут объединяться в ядра гелия с большим выделением энергии, как это происходит в ядре Солнца. То есть речь идет о термоядерном синтезе. Для того, чтобы вызвать этот синтез нужна была бы очень высокая температура и возможно температура взрыва атомной бомбы могла быть именно тем триггером, который привел бы к взрыву водорода.

Также существовала вероятность того, что то же самое могло произойти и в океанах. Комптон говорил, как пишут авторы статьи, что взрыв атомной бомбы мог вызвать взрыв океана, который также содержит водород.

"Но это не все, чего боялся Оппенгеймер. Азот в воздухе также нестабилен, хотя и в меньшей степени. Возможно и он может вызвать взрыв атмосферы", — говорил Комптон.

В то же время ученый предполагал, что такой взрыв мог бы закончить Вторую мировую войну, но в то же время это привело бы к исчезновению человечества.

"Это была бы окончательная катастрофа", — говорил Комптон.

Комптон, однако, сказал Оппенгеймеру, что в атмосферных условиях этого не произойдет. Радиационное охлаждение всегда будет слишком быстрым, чтобы такая реакция могла поддерживаться постоянно. Об этом уже написал в своем отчете Теллер, но этот отчет был засекречен до 1979 года.

Теллер написал, что невозможно достичь таких температур в атмосфере, если не использовать взрыв атомной бомбы или термоядерной бомбы, которые намного превосходят по мощности те, которые можно было создать в 40-х годах прошлого века.

Авторы статьи пишут, что теперь известно благодаря экспериментальным данным, что устойчивые термоядерные реакции в океанах и атмосфере не вызываются ядерными взрывами. Однако авторы считают, что физики в прошлом упустили из виду одну ключевую реакцию. Хотя их больше всего беспокоил изотоп азота-14, учитывая обилие азота в атмосфере, они не учли синтез ядер азота и углерода, который приводит к обилию изотопа углерод-14.

Авторы пишут, что пик радиоуглерода в нашей атмосфере быстро снижается, потому что этот долговечный изотоп углерода поглощается растениями в ходе углеродного цикла. В результате он становится частью всех биологических материалов на тысячи лет.

"Этот радиоуглерод остается в наших телах и служит постоянным напоминанием о человеческом высокомерии, которое привело к разработке ядерного оружия, против которого хотел предостеречь Оппенгеймер", — резюмируют авторы статьи.

Как уже писал Фокус, физики добились новых результатов с термоядерным синтезом. Ученым удалось воспроизвести те же процессы, что происходят внутри Солнца. Успешными были 4 попытки из шести.