Вода включала и выключала атомную реакцию: как природа создала собственную АЭС задолго до людей

Два миллиарда лет назад, когда о человеке не существовало даже намёка, на планете уже происходили процессы, которые мы привыкли считать вершиной научного прогресса. Земля самостоятельно запустила реакцию деления атомов и фактически создала собственные ядерные реакторы. Эти природные установки работали сотни тысяч лет — в эпоху зарождения первых форм многоклеточной жизни. Об этом сообщает New Atlas.

Необычная находка во Франции

Всё началось в 1972 году на французском предприятии по переработке урана в Пьерлатте. Инженеры анализировали руду, доставленную из габонского месторождения Окло, и обнаружили странное несоответствие: доля изотопа урана-235 оказалась ниже стандартной.

В природном уране содержание U-235 стабильно и составляет около 0,720%. Однако образцы из Окло показывали 0,717%. Разница всего в 0,003% выглядела минимальной, но в ядерной физике такие отклонения не бывают случайными. Это означало, что часть изотопа уже подверглась делению.

Дополнительный анализ выявил изотопные следы, которые могли образоваться только в результате устойчивой цепной реакции. Так учёные пришли к выводу: под землёй в Габоне миллиарды лет назад действовали природные реакторы. Подобные геологические сюрпризы напоминают, что история планеты хранит ещё немало загадок, как и, например, древний океан размером с Арктику существовал на Марсе, о котором стало известно благодаря анализу рельефа другой планеты.

"После дополнительных исследований, включая изучение на месте, они обнаружили, что урановая руда прошла через процесс деления сама по себе", — сказал куратор коллекции горных пород Людовик Феррьер из Венского музея естественной истории.

Как природа создала природный ядерный реактор

Два миллиарда лет назад содержание U-235 в природном уране достигало примерно 3%. Это сопоставимо с уровнем обогащения топлива для некоторых современных реакторов. Однако одного изотопного состава было недостаточно — требовался замедлитель нейтронов.

Эту роль сыграли подземные воды. Вода, проходя через трещины в породе, замедляла быстрые нейтроны, повышая вероятность новых актов деления. Когда температура повышалась, вода испарялась, реакция прекращалась. После охлаждения процесс запускался вновь. Таким образом система работала циклично в течение сотен тысяч лет.

"Как и в созданном человеком реакторе на лёгкой воде, реакции деления без замедления нейтронов просто прекращаются", — отметил представитель Международного агентства по атомной энергии Питер Вудс.

Масштаб феномена Окло

Со временем исследователи обнаружили не менее 15 таких реакторов в районе Окло и соседнего Бангомбе. Каждый из них оставил характерные изотопные "подписи" устойчивого деления.

Мощность одного реактора оценивалась примерно в 100 киловатт тепловой энергии во время активной фазы. По современным меркам это немного, однако сам факт существования естественных ядерных установок стал одним из самых впечатляющих открытий XX века в области геонаук и физики. Интерес к ядерным процессам на Земле не угасает и сегодня — достаточно вспомнить исследования, где нейтронная активность на Чернобыльской АЭС не связана с аварией, но продолжает изучаться специалистами.

Сегодня подобный природный механизм уже невозможен. Доля U-235 в урановых рудах снизилась примерно до 0,7%, чего недостаточно для самопроизвольной цепной реакции без искусственного обогащения. Тем не менее месторождение Окло остаётся важным научным полигоном, позволяющим понять, как ядерные материалы ведут себя в естественной среде на протяжении миллиардов лет.

История Окло демонстрирует, что уникальное сочетание времени, геологии и воды способно создать процессы, которые человечечество научилось контролировать лишь в XX веке. Природа опередила нас на миллиарды лет, оставив редкий пример того, как фундаментальные законы физики проявляются без участия человека.