科技日報北京5月14日電 （記者張夢然）1945年7月16日，人類歷史上首枚原子彈被引爆。這場代號“三位一體”的試驗不僅開啟了核時代，也在瞬間重塑了物質結構。近日，科學家在對當年爆炸現場留下的特殊玻璃岩，即“三位一體石”進行深入研究時，意外發現了一種此前被認為不可能存在的全新晶體結構，這為極端條件下的物質演化提供了全新視角。相關研究發表在最新一期《美國國家科學院院刊》上。

包括意大利佛羅倫薩大學參與的科研團隊，此次利用先進的微觀分析技術，在“三位一體石”中識別出一種全新的“籠狀化合物”。這種晶體擁有由硅原子構成的12面體和14面體籠狀晶格，其內部結構能夠將鈣、銅及鐵原子牢牢鎖住。這種物質並非誕生於緩慢的地質演變，而是在核爆瞬間極端的溫度與壓力環境下，由熔化的沙粒與汽化的金屬導線混合而成。

數據顯示，爆炸核心區域的瞬時溫度超過1500攝氏度，壓力高達數吉帕斯卡，相當於標准大氣壓的數萬倍。在這種足以將石墨擠壓成金剛石的極端條件下，物質在幾秒鐘內經歷了汽化、混合與驟冷。原子來不及排列成常規的穩定結構，從而被迫形成了這種罕見的非平衡態物質。

此次發現延續了“三位一體石”的科學價值。早在2021年，同一批研究人員就曾在該遺址發現過准晶體。准晶體具有有序但不重復的特殊原子排列，曾一度被科學界視為不可能存在的物質。此次發現的籠狀化合物，與當年的准晶體成分驚人地相似，均包含鐵、硅、銅和鈣四種元素。科學家推測，兩者可能在同一爆炸環境下形成，僅因局部銅元素的豐度差異而導致了截然不同的晶體路徑：銅富集區形成准晶體，貧乏區則形成籠狀結構。

馬薩諸塞大學洛厄爾分校地球科學家G·納爾遜·埃比對這一發現評價道，這種瞬態極端條件使得許多在常規實驗室中無法穩定的亞穩態相得以保存，這是籠狀化學領域一個極具啟發性的新案例。

研究團隊強調，從核爆炸到隕石撞擊，這些高能自然事件雖然罕見且破壞力巨大，但它們是產生意想不到的晶體物質的獨特溫床。這一發現不僅揭示了核爆對環境的深遠影響，也為材料科學提供了在常規條件下無法復刻的全新樣本，拓展了人類對固態物質形成極限的認知邊界。