二十億年前,大自然自己點燃了一座核反應爐

少了那一點點的同位素

1972 年,法國皮耶拉特燃料處理廠收到一批來自非洲加彭的鈾礦石。例行檢測時,技術人員發現一個怎麼也解釋不了的數字:礦石裡的鈾-235 比例,比地球上所有鈾礦的正常值都低。

正常鈾礦的鈾-235 約占 0.720%;而這批加彭礦石,只剩約 0.717%——那少的 0.003%,聽起來微不足道,但放在核物理裡,就是一個大到無法忽視的警報。

少了的那 0.003%,去哪了?

科學家立刻想到一種可能:這座礦,「燒過」。

核分裂之所以能發生,靠的是鈾-235;而鈾-235 的半衰期比鈾-238 短,衰變得比較快。於是把時鐘往回撥二十億年,當時的天然鈾裡,鈾-235 的比例高達約 3%——剛好高到足以像一座輕水反應爐那樣,自行達到臨界。條件一旦齊全,「點火」就是自然而然的事。物理學家弗朗西斯·佩蘭(Francis Perrin)與團隊調查後證實:約二十億年前,這座鈾礦真的自行啟動了核分裂,斷斷續續運轉了數十萬年。

地球上唯一一座天然反應爐

奧克洛因此成了目前已知唯一的自然核反應爐。它的運作機制,和人類的反應爐出奇地像:當地下水位夠高,水滲進鈾礦層充當「緩和劑」,把中子減速,讓連鎖反應持續進行;溫度升高,水又被蒸發掉,反應自然慢下來——靠著這套天然的「自我調節」,它平穩燃燒了漫長的一段地質時間,沒有爆炸、沒有失控。

它留下的一份厚禮

更讓科學家嘖嘖稱奇的是後遺症:那座反應爐產生的核分裂產物,歷經二十億年,竟然幾乎沒有擴散出去,而是被礦床周圍的地質結構牢牢鎖住。這份「天然地質封存」的成功案例,至今仍被核廢料處置研究拿來參考——大自然早就替人類做過一次實驗,而且做得很漂亮。

「人類用一座反應爐改變了世界;在此之前二十億年,地球已經用它,改寫了一塊石頭。」