انفجار اتمی هیروشیما و احتمال وقوع زمستان هسته‌ای
بیش از ۸۰ سال پس از بمباران اتمی هیروشیما، پژوهشگران با بررسی یادداشتی دوکلمه‌ای در دفتر ثبت پرواز بمب‌افکن آمریکایی، به اطلاعات تازه‌ای درباره پیامدهای این انفجار دست یافته‌اند. یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد آتش‌سوزی عظیم ناشی از انفجار بمب اتم، دود و دوده را تا ارتفاع دست‌کم ۱۱٫۳ کیلومتری به آسمان فرستاده بود؛ ارتفاعی که می‌تواند در شکل‌گیری پدیده خطرناک «زمستان هسته‌ای» نقش داشته باشد.
صبح ۶ اوت ۱۹۴۵، ساعت ۸:۱۵، بمب‌افکن آمریکایی انولا گی، بمب اتمی «پسر کوچک» را بر فراز شهر هیروشیما در ژاپن رها کرد. انفجار، بخش بزرگی از شهر را ویران کرد و ده‌ها هزار نفر جان باختند. درحالی‌که هواپیما از منطقه دور می‌شد، آتش‌سوزی‌های گسترده در سطح شهر به یکدیگر می‌پیوستند و ستون عظیمی از دود و دوده به آسمان می‌رفت.
حدود ۹۷ دقیقه پس از انفجار، تئودور ون کرک، ناوبر هواپیما، تنها دو کلمه در دفتر ثبت پرواز نوشت: «CLOUD GONE» به‌معنای «ابر ناپدید شد». این یادداشت کوتاه برای دهه‌ها توجه چندانی جلب نکرد، اما اکنون به سرنخی ارزشمند برای دانشمندان تبدیل شده است.
به‌گزارش ساینس‌آلرت، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی دیوید رامپس، دانشمند علوم جَوی در دانشگاه کالیفرنیا برکلی، با بررسی این یادداشت و بازسازی شرایط پرواز، توانسته‌اند حداقل ارتفاع ستون دود ناشی از آتش‌سوزی هیروشیما را تخمین بزنند.
نتایج پژوهش نشان می‌دهد دود و دوده حاصل از آتش‌سوزی هیروشیما به ارتفاعی رسیده بودند که با برخی پیش‌بینی‌های علمی درباره زمستان هسته‌ای مطابقت دارد.
چرا ارتفاع دود بمب اتمی اهمیت دارد؟
خطر بمب اتمی فقط به لحظه انفجار و تشعشعات هسته‌ای محدود نمی‌شود. گرمای شدید حاصل از انفجار می‌تواند آتش‌سوزی‌های گسترده‌ای ایجاد کند که ساعت‌ها ادامه داشته باشند.
در هیروشیما، آتش‌سوزی‌های پراکنده به‌تدریج به یکدیگر پیوستند و پدیده‌ای به نام «طوفان آتش» شکل گرفت. در چنین شرایطی، گرمای بسیار زیاد باعث می‌شود هوای داغ با سرعت به‌سمت بالا حرکت کند و حجم عظیمی از دود و دوده را همراه خود به ارتفاعات جو ببرد.
اگر دوده ناشی از انفجارهای هسته‌ای به لایه‌های بالایی جو برسد، ممکن است با مسدودکردن نور خورشید، باعث کاهش شدید دمای زمین و وقوع زمستان هسته‌ای شود
ارتفاعی که ذرات به آن می‌رسند، اهمیت زیادی دارد. اگر دوده در لایه‌های پایین جو باقی بماند، احتمال دارد باران در طول مدت نسبتاً کوتاهی آن را از هوا پاک کند. اما اگر حجم زیادی از دوده به لایه‌های بالاتر، به‌ویژه استراتوسفر برسد، می‌تواند ماه‌ها یا حتی سال‌ها در جَو باقی بماند.
ذرات دوده با جذب و مسدودکردن بخشی از نور خورشید، باعث کاهش انرژی دریافتی سطح زمین می‌شوند. اگر چنین اتفاقی در مقیاس گسترده رخ دهد، دمای زمین می‌تواند به‌شدت کاهش پیدا کند و تولید محصولات کشاورزی در بسیاری از مناطق جهان مختل شود.
دانشمندان این وضعیت احتمالی را «زمستان هسته‌ای» می‌نامند؛ پدیده‌ای که ممکن است پس از یک جنگ هسته‌ای گسترده رخ دهد و پیامدهای آن بسیار فراتر از کشورهای درگیر جنگ باشد.
بااین‌حال، یکی از پرسش‌های مهم درباره زمستان هسته‌ای این است که آیا آتش‌سوزی‌های ناشی از انفجارهای اتمی واقعاً می‌توانند دوده را به ارتفاع کافی برسانند یا خیر.
برخی مدل‌های رایانه‌ای نشان می‌دهند که بخش عمده دوده در لایه‌های پایین جو باقی می‌ماند و پیش از آنکه تأثیر بلندمدتی بر آب‌وهوای زمین بگذارد، بر اثر بارندگی از جو خارج می‌شود.
برای پاسخ دقیق‌تر به این پرسش، دانشمندان به داده‌های واقعی نیاز دارند؛ اما چنین داده‌هایی بسیار محدود هستند. هیروشیما تنها نمونه شناخته‌شده از طوفان آتش ناشی از انفجار هسته‌ای است و بمباران ناگازاکی، سه روز بعد، طوفان آتش مشابهی ایجاد نکرد.
دو کلمه چگونه ارتفاع ستون دود را مشخص کردند؟
پژوهشگران پیش‌تر تلاش کرده بودند با بررسی عکس‌های تاریخی هیروشیما، ارتفاع ستون دود را تخمین بزنند؛ اما این محاسبات با ابهام‌های زیادی همراه بود. رامپس و همکارانش این بار به سراغ دفتر ثبت پرواز انولا گی رفتند.
مسیر حرکت این بمب‌افکن در روز بمباران با جزئیات ثبت شده است. براساس اطلاعات موجود، زمانی که ناوبر عبارت «ابر ناپدید شد» را نوشت، هواپیما حدود ۷۵۰ تا ۷۶۴ کیلومتر از هیروشیما فاصله داشت و در ارتفاع تقریبی ۷۴۴۰ متری پرواز می‌کرد.
در نگاه اول، یادداشت ناوبر فقط نشان می‌دهد که خدمه دیگر نمی‌توانستند ستون دود را ببینند؛ اما یک سند نظامی دیگر اطلاعات مهمی درباره علت ناپدیدشدن آن ارائه می‌کند.
براساس این سند، دید خدمه هواپیما به‌دلیل وجود غبار در جو محدود شده بود، نه به‌دلیل انحنای زمین. به بیان ساده‌تر، ستون دود هنوز آن‌قدر بلند بود که از فاصله چندصد کیلومتری بالاتر از خط افق قرار بگیرد، اما غبار موجود در هوا مانع مشاهده آن می‌شد. این تفاوت به پژوهشگران امکان داد از موقعیت هواپیما و میزان انحنای زمین برای محاسبه حداقل ارتفاع ستون دود استفاده کنند.
البته محاسبه به این سادگی نبود. نور هنگام عبور از جو زمین اندکی خم می‌شود و همین موضوع باعث می‌شود بتوانیم اجسامی را ببینیم که از نظر محاسبات هندسی ساده، باید پشت انحنای زمین پنهان شده باشند.
پژوهشگران با بررسی یادداشت دوکلمه‌ای ناوبر بمب‌افکن هیروشیما و انجام ۱۰۰هزار شبیه‌سازی، دریافتند ستون دود دست‌کم ۱۱٫۳ کیلومتر ارتفاع داشته است
برای درنظرگرفتن این اثر، پژوهشگران شرایط آب‌وهوایی روز بمباران را بازسازی کردند. آن‌ها با استفاده از سه مجموعه داده تاریخی، تغییرات دما و فشار هوا در ارتفاعات مختلف را تخمین زدند تا مشخص کنند نور در آن روز چگونه از جو عبور می‌کرده است. سپس ۱۰۰هزار شبیه‌سازی انجام دادند تا خطاهای احتمالی مربوط به ارتفاع هواپیما، موقعیت آن و شرایط جوی را نیز در محاسبات لحاظ کنند.
نتیجه نشان داد که با سطح اطمینان ۹۵ درصد، ارتفاع ستون دود ناشی از طوفان آتش هیروشیما دست‌کم ۱۱٫۳ کیلومتر بوده است. این عدد به‌معنای ارتفاع دقیق یا حداکثری ستون دود نیست، بلکه حداقل ارتفاعی است که پژوهشگران توانسته‌اند با اتکا به شواهد تاریخی و محاسبات علمی برآورد کنند.
یافته‌های تازه چه ارتباطی با زمستان هسته‌ای دارند؟
بمباران هیروشیما باعث وقوع زمستان هسته‌ای نشد و دانشمندان نیز انتظار ندارند یک انفجار اتمی به‌تنهایی چنین پدیده‌ای ایجاد کند. نگرانی اصلی به جنگ‌های هسته‌ای گسترده مربوط می‌شود؛ شرایطی که در آن انفجارهای متعدد می‌توانند آتش‌سوزی‌های عظیمی در شهرها ایجاد کنند و حجم بسیار زیادی دوده را وارد جو کنند.
اگر این دوده‌ها به ارتفاع کافی برسند و برای مدت طولانی در جو باقی بمانند، ممکن است نور خورشید کمتری به سطح زمین برسد و دمای جهانی کاهش یابد. یافته‌های تازه درباره هیروشیما نشان می‌دهد که دست‌کم در یک نمونه واقعی، طوفان آتش ناشی از بمب اتم توانسته دود و دوده را به ارتفاعات بالایی جو منتقل کند.
البته رسیدن ستون دود به ارتفاع ۱۱٫۳ کیلومتری لزوماً به‌معنای ورود مقدار زیادی دوده به استراتوسفر یا باقی‌ماندن طولانی‌مدت آن در جو نیست. ارتفاع مرز استراتوسفر نیز با توجه به موقعیت جغرافیایی و شرایط جوی تغییر می‌کند.
بنابراین پژوهش جدید وقوع قطعی زمستان هسته‌ای در صورت جنگ اتمی را اثبات نمی‌کند، اما شواهد واقعی مهمی در اختیار دانشمندان می‌گذارد که نشان می‌دهد یکی از شرایط لازم برای وقوع این پدیده می‌تواند در آتش‌سوزی‌های هسته‌ای فراهم شود.
پژوهش در ژورنال Geophysical Research Letters منتشر شده است.
