科学家在“三位一体”核试验留下的玻璃物质里，发现了一种全新的笼状晶体结构。

1945年7月16日，美国在新墨西哥州沙漠进行了代号“三位一体”的钚弹试爆，这是曼哈顿计划的一部分。那颗原子弹释放的能量大约相当于2.1万吨TNT，在爆炸中心区域直接汽化了岩石和金属支撑结构，同时卷起了大量周围沙粒，把它们搅在一起形成了一场剧烈的“原子风暴”。在高温和几万倍大气压这种极端条件下，熔融的沙子、黏土、试验塔上三十米高钢结构的金属，还有大量铜电缆瞬间熔化又迅速冷却，最后形成了一种玻璃状物质，被命名为“三位一体玻璃”。

跟漫画里的“氪石”有点像，三位一体玻璃也有不同版本。常见的是绿色的，还有一种含铜量更高的红色玻璃，因为掺了更多来自铜电缆和支架的金属，看起来比较特别。这些玻璃以前被去核试验遗址的游客当纪念品捡走，现在却成了研究极端条件下独特化学反应的好样本。

早在2021年，意大利佛罗伦萨大学的地质学家卢卡·宾迪带团队就在红色三位一体玻璃样品里发现了一种全新的二十面体准晶体结构，引起了不少关注。而在最新的研究里，宾迪团队用X射线衍射和电子探针这些技术，对富铜的红色三位一体玻璃里微小的熔滴做了深入分析，结果在之前发现准晶体的附近区域，又识别出了一种全新的晶体物质。

研究团队在最新发表的报告里写道，他们在三位一体核试验过程中发现了一种以前不知道的钙-铜-硅I型包合物晶体，这是首次在核爆的固态产物里通过晶体学方法确认包合物结构的存在。包合物在自然界里其实挺常见的，它的特点是晶格呈笼状，可以把其他原子或者分子“关”在里面。虽然这种排列方式跟不规则的准晶体不一样，但两者在三位一体玻璃里的元素组成有相似之处，这也让研究者琢磨它们之间是不是有什么更深的结构联系。

研究团队指出，因为包合物和准晶体都是由沙漠沙子和金属试验塔里常见的元素构成的，所以可以确定两者都是在核爆过程中形成的。不过根据样品成分做的计算模型显示，如果是在常规条件下，这种包合物结构只有在铜含量大概10%的时候才能稳定存在，而实际三位一体玻璃里的铜含量达到了21%。这意味着这种“笼状”晶体必须在温度和压力急剧升高又快速回落的极短时间内当场生成，就好像在核爆那眨眼的瞬间窗口里被“冻住”了一样。

研究还提到，这个发现排除了用简单“包合物框架”来解释三位一体准晶体结构的可能性，说明在极端条件下生成的富硅相各有各的、完全不同的结构特征。科学家表示，这种极端环境极其罕见，也不希望人类再用核爆的方式在现实里重现它们，所以三位一体试验留下的那些玻璃岩石，就成了“毁灭瞬间中的创造”这种独特自然实验的活记录。相关研究已经发表在《美国国家科学院院刊》上，为大家理解极端条件下物质形态和晶体结构的演变提供了新的视角。