80 година од теста „Тринити“ – трагови првог нуклеарног удара у нама и око нас

Наслеђе тестова нуклеарног оружја налази се у нашим зубима, у нашим очима, а и у нашем мозгу. Научници га називају „убод бомбе“ (bomb spike) (или „пулс бомбе“) – и више од пола века потпис атомских проба је присутан у људском телу.

Дана 16. јула 1945. године, научници пројекта Менхетн детонирали су прво нуклеарно оружје, познато као тест Тринити, у Новом Мексику. Експлозија од 18,6 килотона обасјала је небо и послала талас врелог ваздуха преко целе пустиње док се ватрена лопта винула високо у небо.

У данима који су уследили, беле пахуљице прашинe падале су на подручја разношене ветром. Извештај из тог времена, са кога је скинута ознака тајности, упозоравао је да су се радиоактивне честице прошириле на површину већу од 6.993 квадратних километара. А овај тест је био само почетак атомске ере.

Педесетих година прошлог века обављено је толико тестова атомских бомби изнад земље да је измењен хемијски састав атмосфере – угљенични састав живота на Земљи, заједно са океанима, седиментима, сталактитима и још много тога.

За разлику од директних радиоактивних честица распршених после експлозија, сама детонација бомбе није штетна. У ствари, последњих година се показала изненађујуће корисном за научнике. Неки су чак отишли толико далеко да су је описали као „срећу у несрећи“.

Зашто? Докази о њиховом утицају су толико свеприсутни да, између осталог, могу рећи форензичарима када је особа рођена (или умрла), омогућити одређивање старости неурона у нашем мозгу, открити порекло дивљих животиња уловљених у криволову, одредити време бербе црвеног вина, па чак и расветлити мистерију праве старости ајкула. 

Поред свега тога, сада би могао да помогне и у дефинисању нове геолошке ере. У јулу 2023. године, група научника који се баве Земљом препоручила је да присуство последица нуклеарних проба у канадском језеру – заједно са другим људским маркерима из средине 20. века – представља званични почетак антропоцена.

Шта је тачно убод бомбе и шта може открити о нама и свету

Пре него што је Споразум о забрани нуклеарних тестова из 1963. године обавезао земље потписнице да тестирају атомске бомбе под земљом, владе су обавиле стотине нуклеарних проба на отвореном. Више од 500 ових експлозија – које су углавном изводиле Сједињене Државе и СССР – избацило је свој садржај у атмосферу.

Добро је познато да су ови тестови ширили радиоактивни материјал далеко и на све стране, наносећи штету људима и дивљим животињама и чинећи читаве регионе ненастањивим. Али је мање познато ван научних лабораторија да су атомске бомбе такође реаговале са природним азотом формирајући нове изотопе – посебно угљеник-14.

До шездесетих, надземна тестирања бомби произвела су скоро двоструко већу количину угљеника-14 у атмосфери у поређењу са претходним нивоима. Прво је изотоп ушао у воду, седименте и вегетацију, а затим је прошао кроз ланац исхране до људи. Чак је стигао до организама у најдубљим океанским рововима.

„У суштини, сваки базен угљеника на Земљи који је био у размени са атмосферским CO₂ од касних педесетихих обележен је бомбардовањем угљеником-14“, пише Валтер Кучера са Универзитета у Бечу, који је објавио преглед научних примена овог убода бомбе у часопису Radiocarbon 2022. године.

Још средином 20. века, научници су приметили скок угљеника-14, али су им биле потребне деценије да схвате да би повишени нивои могли бити и корисни. Од педесетих па надаље, користили су угљеник-14 за датирање палеолитских остатака или древних текстова, али то је било засновано на његовом радиоактивном распаду – познатом као радиокарбонско датирање.

Изотоп је нестабилан: споро се распада у азот са временом полураспада од 5.730 година. Дакле, када би неандерталац умро, на пример, количина угљеника-14 у његовим костима и зубима би почела постепено да опада. Измерите обим опадања и добићете датум смрти неандерталаца.

Међутим, радиокарбонско датирање је обично ограничено на узорке који су старији од 300 година, због споре брзине распада изотопа. За било који млађи, који се није довољно распао, немогуће је утврдити тачан датум. Поузданије датирање замагљује и додатни угљен-диоксид који је човечанство испустило у атмосферу од индустријске револуције па до данас – такозвани Сусов ефекат.

Међутим, на прелазу векова, истраживачи су схватили да би им бомбардовање могло помоћи да користе угљеник-14 на другачији начин – и што је кључно, омогућава датирање у претходних 70-80 година.

Од краја педеседих година, нивои изотопа у природи (и људима) постепено опадају. Научници стога могу да анализирају пропорције угљеника-14 у било којој органској супстанци која је разменила атмосферски угљеник од тестова и одредити временски оквир у којем се формирао, до прецизности од једне до две године.

А то укључује све нас. Они који су рођени педесетих, њихова ткива су акумулирала више угљеника-14 него детета из осамдесетих, али нивои се тек сада приближавају преататомском стању.

Форензичка анализа

Једна од најранијих употреба убода бомбе била је да помогне криминолозима који желе да идентификују старост неидентификованих људских остатака. Форензичари су открили да могу да мере постбомбашки угљеник-14 у зубима, костима, коси или чак очном сочиву како би им помогли да процене колико је особа имала година или када је умрла.

У прегледу из 2019. године, Сентејн Џонстон-Белфорд и Блау наводе више примера где је експлозија бомбе помогла у полицијским истрагама. На пример, истражитељи су је 2010. године користили да потврде да је тело пронађено у језеру на северу Италије убица бацио годину дана раније.

Такође, 2004. године, датирање узорака косе из масовне гробнице у Украјини, захваљујући нуклеарним пробама, омогућило је истражитељима да идентификују нацистички ратни злочин који се догодио између 1941. и 1952. године.

Убод бомбе је такође омогућио нова научна открића, откривајући нове увиде о ћелијама у нашим телима и мозгу. Године 2005, биолог Кирсти Спалдинг из Каролинског института у Шведској и колеге су показале да је могуће датирати релативну старост наших ћелија анализирајући угљеник-14 у њиховој ДНК.

У неколико каснијих студија, користила је ову технику да би одговорила на питање да ли одређене ћелије у нашим телима постоје од рођења или се континуирано мењују.

На пример, 2008. године Спалдинг и колеге су показали да тело континуирано мења изумрле масне ћелије зване адипоцити. Број ових масних ћелија, открила је Спалдингова, остаје константан током одраслог доба – што обећава нове начине за борбу против гојазности.

„Разумевање да је ово динамичан процес отвара нове путеве терапије, који могу укључивати манипулацију стопом настанка или изумирања масних ћелија, у комбинацији са вежбањем и исхраном, како би се смањио број масних ћелија код гојазних особа.“

Године 2013, Спалдингова и колеге су такође користиле убод бомбе да би погледали промет можданих ћелија. Дуги низ година, истраживачи су претпостављали да је број неурона фиксан у детињству, и заиста, њена ранија истраживања сугерисала су да је то случај у регионима попут кортекса. Међутим, користећи угљеник-14 за датирање неурона унутар хипокампуса, она и њен тим потврдили су да се нови неурони могу производити и током одраслог доба.

Потврђено другим истраживањима, могуће постојање „неурогенезе у одраслом добу“ показало се као једно од најважнијих открића неурологије у последњих 20 година. Иако су ови резултати још увек испитују, ипак упућују на нове путеве за медицинске стратегије које би могле спречити губитак неурона услед болести, или чак повећати стварање нових неурона.

Освит новог доба

Коначно, убод бомбе је недавно номинован као један од неколико маркера који би могли помоћи да се званично призна освит антропоцена – нове геолошке ере дефинисане људском активношћу.

Недуго након што је идеја о антропоцену изнета, геолози су почели да разговарају о томе како да дефинишу његову локацију на Земљи такозваним „златним убодом“ – стеном, леденим језгром или слојем седимента где почиње нова ера у стратиграфском запису.

Сваки већи геолошки период има један. Почетак холоцена обележен је одређеним леденим језгром из центра Гренланда. Основа јуре почиње у аустријским Алпима, на превоју Кухјох у планинама Карвендел, где се први пут појављује глаткољуски амонит Psiloceras. А један од најстаријих 'златних убода' на Земљи може се наћи у планинама Флиндерс у Аустралији, означавајући почетак едијакарана пре више од 600 милиона година – периода када је клима на Земљи заронила у ледено доба.

Током година, различити трагови људске активности су истраживани као могући докази за обележавање почетка антропоцена: то је могао бити пораст метана изазван раном пољопривредом пре више хиљада година (виђен у леденим језгрима), докази о раном загађењу оловом из рударства и топљења руде пре 3.000 година или пораст нуспроизвода фосилних горива током индустријске револуције.

Међутим, 2016. године Радна група за антропоцен (AWG) – део организације задужене за доношење одлуке – препоручила је педесете, када је скок угљеника-14 од атомске бомбе ушао у геолошки запис, заједно са другим нуклеарним маркерима као што су плутонијумски отпад и изотопи као што су цезијум-137 и стронцијум-90, као и вештачки створени наслагама попут сфероидних угљеничних честица (SCP), врсте пепела произведеног сагоревањем угља на високим температурама.

Нису се сви сложили да је избор педесетих година 20. века била добра идеја – заправо, један члан групе је недавно поднео оставку у знак протеста, тврдећи да су дубоки људски утицаји почели много раније. Међутим, Радна група предлаже да средина 20. века означава јасну, препознатљиву тачку у геолошким слојевима када је човечанство заиста и у потпуности учинило своје присуство у природи препознатљивим широм света.

Такође се поклапа, кажу, са „великим убрзањем“ када је наш утицај на планету експлодирао кроз експоненцијални пораст емисије гасова стаклене баште, коришћења воде и земљишта, закисељавања океана, експлоатације рибарства, губитка тропских шума и још много тога.

А убод бомбе ће такође трајати дуго, омогућавајући геолозима да га виде за десетине хиљада година. „Радиокарбонски сигнал ће моћи да се детектује следећих око 60.000 година и представља прилично рутинску анализу“, каже геолог Колин Вотерс са Универзитета у Лестеру, који председава AWG-ом.

AWG је проучио 12 кандидатских локација које би могле да буду домаћини званичног златног убода, укључујући пећину у Италији где су пулс бомбе и други маркери затворени у сталактитима, археолошко ископавање у Бечу, део тресетишта близу границе Чешке Републике и Пољске и корални гребен код североисточне обале Аустралије.

У јулу 2023. године, препоручили су (можда ускоро озлоглашеног) „победника“: језеро Крофорд у Онтарију, Канада. Језгро из блатњавих језерских седимената, које садржи угљеник-14, посебно јак плутонијумски маркер и друге вештачке потписе, уклоњено је да би се чувао на сигурној локацији.

Међутим, предлог је од тада заглављен у научној бирократији и у марту 2024. године Подкомисија за квартарну стратиграфију Међународне комисије за стратиграфију одбацила је предлоге за антропоценску епоха као формалну јединицу геолошког времена.

Ако језеро икада постане званична ознака почета антропоцена, то технички значи да ћемо и ми у својим ћелијама држати један од маркера почетка нове ере. Будуће генерације неће, јер се повишени угљеник-14 скоро вратио на претходне нивое.

Стога, ако сутрашњи археолози случајно проучавају наше сачуване телесне остатке, то би им могло рећи о јединственој тачки у историји – времену нуклеарних бомби, великом убрзању и веку када су људи почели да имају утицај на природу као никада до тада.