雙碳研究 | 20億年前地球自帶核反應堆？加蓬礦井1972年驚現真相

20億年前地球自帶核反應堆？

加蓬礦井1972年驚現真相

【Ecoticias網2月22日報道】

1972年，技術人員在檢測鈾燃料時，發現了一件自然界的怪事。一批來自加蓬奧克洛地區礦區的原料中，一種關鍵鈾同位素的含量遠低于預期，就像其中一部分已經在核反應堆里“燃燒”過一樣。

這一微小的偏差，開啟了一段科學探索之旅。后續研究表明，該礦石帶有自持式核反應的化學印記：約20億年前，地下深處曾發生過持續的核反應，那時的地球還處于極早期的地質階段。

違背規則的奇特鈾樣本

奧克洛的鈾礦石最初只是法國核工業例行質量檢測的一部分。法國原子能和替代能源委員會（CEA）的物理學家會比對不同礦區鈾同位素的比例，確保沒有成分異常，完全符合自然界的正常配比。

天然鈾主要由鈾-238構成，只含有少量鈾-235——正是這種同位素能在反應堆中維持鏈式反應。在地球上幾乎任何地方，甚至隕石里，鈾-235的比例都穩定在0.72%左右，長期保持高度恒定。

但在奧克洛樣品中，這一比例明顯偏低。從絕對值看差異不大，但相對于鈾同位素一貫的穩定性而言卻極為顯著，這絕不可能是實驗室誤差。科學家最初懷疑有人秘密轉移了裂變材料，但通過細致排查排除了一切人為篡改的可能。

要理解這件事為何如此震撼，我們要先知道什么是同位素。同位素是同一種元素的不同形態，雖化學性質相同，但質量略有差異；它們在自然界的比例相當于一種“全球特征標識”，通常不會自行改變。

天然核反應堆的運行原理

人們一提到“反應堆”，通常會想到混凝土穹頂、控制室和嚴格的安全檢查。從本質上講，反應堆只是一個聚集了足夠鈾-235的場所，一次裂變會觸發下一次裂變，形成可控鏈式反應并釋放熱量。

天然核反應堆與其原理相同，只是沒有人類設計，也沒有金屬燃料棒。它只是一片鈾礦富集的巖層，周圍環境恰好充當了核電站的整套設備，讓鏈式反應得以啟動，并以穩定節奏持續進行，而不是發生爆炸。

巖石與地下水如何形成核反應

數十億年前，地球上鈾同位素的比例與今天不同。鈾-235的衰變速度比鈾-238更快，因此在地球更年輕時，鈾-235在天然鈾中的占比遠高于現在，這讓礦床更容易達到發生裂變所需的臨界濃度。

在奧克洛礦床，富鈾巖層以合適的形態和儲量達到了這一臨界點。地下水滲入巖石，充當了慢化劑，使裂變釋放的中子減速，從而觸發更多反應，而不是直接逃逸。簡單來說，礦體、水和巖石結構同時扮演了燃料、冷卻劑和控制系統的角色。

研究人員發現，這里的反應并非像炸彈那樣爆發，而是更像一座極低功率的工業反應堆，以漫長周期反復啟停：熱量將水煮沸蒸發，反應暫停；待水重新滲入后，反應再次啟動。這種啟停模式在巖石內的裂變產物分布中留下了永久痕跡，科學家正是基于此，在反應堆停止運轉數十億年后，還原了當年的過程。

奧克洛為何至今仍讓科學家著迷

奧克洛是地球上唯一一處擁有直接且詳細的證據證實存在天然核反應堆的地點。其他鈾礦床或許也曾接近臨界狀態，但即便發生過類似反應，其信號也已隨時間消退，或被后續地質運動破壞。迄今為止，奧克洛仍是自然界能形成類似人造反應堆條件的唯一典型案例。

這一遺址之所以備受關注，是因為它將核物理與地球歷史緊密相連。通過分析放射性元素及其衰變產物數億年來在巖石中的留存情況，科學家可以研究核材料在地下的遷移規律，這對人類核廢料長期儲存的研究至關重要。

它還能幫助研究者了解生命剛剛誕生時，早期地球的化學環境與地下水系統的運作方式。

國際原子能機構（IAEA）等國際組織已將奧克洛礦區譽為一座天然實驗室，既彰顯核能在現實世界中的力量，又揭示其局限性。總而言之，這座非洲礦場的探索之旅提醒我們：只要時間充裕且元素配比得當，那些通常與尖端科技關聯的核反應過程，有時也會在靜謐的地下悄然上演。

編譯：朱芳菲（新能源部）

審校：徐肖飛（新能源部）

編輯：朱芳菲（新能源部）