Вчені виявили ядерний реактор, якому 2 мільярди років: як так вийшло

Дивовижне відкриття природного ядерного реактора віком близько двох мільярдів років змусило науковий світ переосмислити можливості нашої планети. Дослідники натрапили на унікальні зразки уранової руди, характеристики якої вказували на проходження процесу розщеплення атомів у далекому минулому.

Тривалий час вважалося, що подібні ланцюгові реакції є виключно результатом людських технологій та інженерії. Проте ретельний аналіз африканського родовища підтвердив, що складні фізичні процеси відбувалися там в абсолютно природному середовищі. Як пише IFLScience, ця сенсаційна знахідка відкриває завісу над тим, як саме стародавня Земля змогла самостійно створити та підтримувати роботу автономного атомного вогнища.

Несподіване відкриття фізиків

У 1972 році під час дослідження зразків уранової руди вчені помітили вкрай дивну аномалію. Один із фрагментів мав унікальний ізотопний склад, який суттєво відрізнявся від будь-яких інших відомих екземплярів. Після тривалого вивчення фахівці дійшли єдиного можливого висновку: ця порода пройшла через процес самостійного ядерного розщеплення в далекому минулому.

Фактично, шматок мінералу виявився уламком справжнього прадавнього мікрореактора.

Особливості урану та його ізотопів

Сьогодні уран є стратегічно важливим ресурсом, на якому базується вся атомна енергетика. Це один із найважчих металів, які зустрічаються в природі, а його поширеність у земній корі приблизно дорівнює запасам олова, вольфраму або молібдену. Природний уран, який видобувають із надр, складається з двох основних ізотопів:  Уран-238 (U-238) – становить переважну масу речовини, але не здатний підтримувати ядерне розщеплення.  

Уран-235 (U-235) – саме цей ізотоп є розщеплюваним матеріалом, здатним забезпечувати стабільну ланцюгову реакцію та виробляти колосальну кількість енергії.  

У звичайних умовах частка U-235 у природній руді є незмінною величиною і становить рівно 0,720%. Цей показник є стандартним для будь-якої точки Землі, Місяця і навіть для мікрочастинок у морській воді. Проте знайдена в 1972 році руда повністю порушила це правило.

Аномальна зона в Окло

Загадковий зразок було привезено з уранового родовища Окло, що розташоване в Габоні (Африка). Аналіз показав, що вміст U-235 у ньому становив лише 0,717%. Така різниця відверто спантеличила наукову спільноту, оскільки суперечила всім базовим очікуванням. Спершу виникла гіпотеза про штучне походження реакції, тобто втручання стороннього фактора чи використання руди в сучасному ядерному реакторі, де під час бомбардування нейтронами атоми урану діляться, виділяючи теплову енергію та нові корисні нейтрони.

Зменшення частки U-235 зазвичай вказує саме на такий відпрацьований процес. Проте детальна експертиза підтвердила, що руда з Окло була абсолютно природною, хоча й містила незаперечні сліди продуктів ядерного розпаду.  

Як природі вдалося запустити реактор

Вчені дійшли згоди, що родовище в Габоні стало унікальним місцем, де понад 2 мільярди років тому склалися надзвичайно сприятливі та рідкісні умови для природного ядерного синтезу. Для запуску цього процесу збіглися два ключові фактори:

• Критична маса: поклади в Окло містили достатню кількість концентрованого U-235 у вигляді товстих і великих пластів, що дало поштовх до початку реакції.  
• Наявність уповільнювача: під час розщеплення нейтрони рухаються занадто швидко, щоб уран міг їх ефективно захоплювати для продовження ланцюгової реакції. У сучасних технологіях для їхнього гальмування використовують графіт або гази, але найчастіше – звичайну воду.

Стародавнє родовище в Окло мало достатні запаси природної води, яка й виступила ідеальним модератором для хаотичних частинок.  Хоча дослідники не можуть стверджувати, що подібне явище було єдиним в історії нашої планети, родовище в Габоні залишається єдиним документально зафіксованим і підтвердженим випадком роботи природного ядерного реактора на Землі.  

OBOZ.UA писав раніше, що під реакторами Фукусіми науковці виявили активні бактеріальні спільноти.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.