حدوداً ۴۰ سال پیش، آنچه به عنوان یک آزمایش ایمنی معمولی در نیروگاه هسته‌ای چرنوبیل (یا چورنوبیل به زبان اوکراینی) در اوکراین شوروی آغاز شد، به یکی از شناخته‌شده‌ترین فجایع قرن بیستم تبدیل گردید. راکتور منفجر و آتش گرفت و قطعات بزرگ از بقایای هسته‌ای را به آسمان پرتاب کرد. در میان این زباله‌های سمی، بی‌شمار «ذره داغ» کوچک وجود داشت؛ تکه‌هایی از سوخت هسته‌ای که عرض آن‌ها کمتر از ضخامت مو انسان بود (بین ۸ تا ۵۰ میکرومتر). این ذرات به دلیل رادیواکتیویته بسیار بالا «داغ» نامیده می‌شوند و هنوز هم پس از چهار دهه همین ویژگی را دارند. امروزه دانشمندانی که وارد بخش‌هایی از منطقه ممنوعه چرنوبیل که این ذرات داغ در آنجا قرار دارند می‌شوند، موظف هستند لباس محافظ کامل بپوشند.
اما پس از دهه‌ها مطالعه، دانشمندان هنوز اطلاعات شگفت‌انگیز کمی درباره ترکیب مولکولی این ذرات دارند. تیمی از پژوهشگران اهل آلمان اخیراً تلاش کردند این خلأ را با تحلیل شش ذره جمع‌آوری‌شده از دو نقطه در منطقه ممنوعه با استفاده از پراش پرتو ایکس سینکروترون پر کنند. برخلاف انتظار، آن‌ها کشف کردند که این ذرات بسیار پایدارتر از آنچه تصور می‌شد، باقی مانده‌اند. ساختارهای بلوری آن‌ها تا حد زیادی سالم بود و نشان می‌داد که از زمان تشکیل در حین فاجعه و پس از آن، تغییرات اندکی داشته‌اند.
این یافته‌ها اخیراً در ژورنال مواد خطرناک. منتشر شده است.
ذرات داغ چرنوبیل چیست؟
ذرات داغ پرتاب‌شده از نیروگاه چرنوبیل در سه دسته کلی قرار می‌گیرند. دسته اول سوختی است که از نظر شیمیایی و فیزیکی مشابه اورانیوم دی‌اکسید اولیه راکتور باقی مانده است. نوع دوم شامل سوختی است که در حین انفجار ذوب شده و به غلاف محافظ آلیاژ زیرکونیوم جوش خورده است. نوع سوم نیز سوخت آسیب‌دیده بر اثر آتش است.
در حالی که گرافیت راکتور پس از انفجار به مدت ۱۰ روز در حال سوختن بود، حرارت شدید بخشی از سوخت را به سایر ترکیبات اورانیوم اکسید کرد.
ذرات، بلورها... و سگ‌ها
برای این مطالعه خاص، تیم تحقیقاتی شش نمونه خود را از دو منطقه در محدوده ممنوعه تهیه کرد و هر سه دسته ذره داغ در آن‌ها نماینده داشتند. دو نمونه از آسفالت شهر پریپیات، حدود ۳.۲ کیلومتر (۲ مایل) دورتر از راکتور، و چهار نمونه دیگر از خاک مزرعه در کوپاچی، حدود ۴.۸ کیلومتر (۳ مایل) دورتر، جمع‌آوری شدند.
با انتخاب نمونه‌ها، پژوهشگران ذرات فردی استخراج‌شده از خاک را جدا کردند، هر نوع را روی یک الکترود تنگستن کوچک نصب نمودند و سپس آن‌ها را به تسهیلات تابش سینکروترون اروپا در گرنوبل فرانسه ارسال کردند. در آنجا، یک تیم ذرات را با پرتوهای ایکس شدید تولیدشده توسط یک سینکروترون (شتاب‌دهنده دایره‌ای ذرات) تحلیل کردند. محققان هر ذره را در پرتو ایکس چرخاندند و آن را از حدود ۲۰۰۰ زاویه مختلف اندازه‌گیری کردند. مشاهده نحوه بازتاب پرتوهای ایکس از تمام آن مواد، ترتیب اتم‌ها را آشکار کرد و نشان داد هر ذره از چه ترکیباتی ساخته شده و مهم‌تر از همه برای این مطالعه، ساختار بلوری آن تا چه حد سالم باقی مانده است.
آن‌ها انتظار داشتند ذراتی را ببینند که در طول سال‌ها مواجهه با عناصر طبیعی تجزیه شده‌اند. اما ساختارهای بلوری همچنان تا حد زیادی سالم بودند. این یافته حیرت‌انگیز نشان می‌دهد که این ذرات از نظر شیمیایی بسیار پایدارتر از فرضیه‌های قبلی هستند و محتویات رادیواکتیو خود را درون ساختارهای بلوری‌شان حبس کرده‌اند.
اگرچه برخی از ذرات اکسایش بیشتری (از دست دادن الکترون هنگام تعامل با سایر مواد شیمیایی) را نسبت به دیگران نشان دادند، اما دو مورد تقریباً هیچ اکسایشی نداشتند. نکته مهم این است که دو ذره استخراج‌شده از خاک یکسان نزدیک کوپاچی شامل یک نمونه به شدت اکسید شده و یک نمونه تقریباً دست‌نخورده بودند. نویسندگان مقاله استدلال می‌کنند که اگر فرسایش محیطی علت اکسایش بود، هر دو ذره که کنار هم قرار گرفته‌اند باید ظاهری مشابه داشته باشند. در عوض، آن‌ها می‌گویند اکسایش احتمالاً در حین خود فاجعه رخ داده است، زمانی که آتش راکتور برای چندین روز بخشی از سوخت را پخت.
این خط زمانی می‌تواند خبر خوبی برای مناطق اطراف نیروگاه باشد. اگر ذرات واقعاً مواد رادیواکتیو را نگه داشته و اکسید نشده باشند، می‌تواند به معنای ورود مواد مضر کمتری به خاک و در نتیجه اکوسیستم اطراف باشد. با این حال، پژوهشگران سریعاً هرگونه ادعای کلی را مشروط می‌کنند. در نهایت، این‌ها تنها شش نمونه بودند. برای ارائه هرگونه ادعای گسترده‌تر درباره خاک کل منطقه، به تحقیقات بیشتری نیاز است.
اگرچه هنوز برای قطعیت گفتن خیلی زود است، اما عدم نشت مواد خطرناک به محیط زیست می‌تواند تا حدی توضیح دهد چرا منطقه ممنوعه در سال‌های اخیر به خانه‌ای برای همسایگی رو به رشد از پستانداران خزدار تبدیل شده است. در واقع، نبود انسان در این منطقه باعث شده اکوسیستم پررونقی برای روباه‌ها، خرس‌ها و بizonها ایجاد شود. این نمونه‌ای مدرن، اگرچه کمی غیرمتعارف، از احیای طبیعت (Rewilding) است. البته حتی در این مرز جدید، پیامدهای فاجعه هسته‌ای کاملاً غایب نیستند. یک مطالعه اخیر بر روی سگ‌های ولگرد ساکن در منطقه ممنوعه چرنوبیل، که بسیاری از آن‌ها نوادگان سگ‌های رهاشده توسط مالکان خود در تخلیه سال ۱۹۸۶ دانسته می‌شوند، تفاوت‌های ژنتیکی متمایزی را نسبت به سگ‌های موجود در منطقه‌ای دیگر نشان داده است.