大家好，我是魅力科學(xué)君，今天我們來聊一下關(guān)于20億年前的核反應(yīng)堆的傳言，實際上，這樣的說法并非毫無依據(jù)，它其實是來自1972年時發(fā)生的一起真實事件。

當(dāng)時，法國的一家核燃料處理廠正在對一批從非洲加蓬奧克洛鈾礦進(jìn)口的礦石進(jìn)行常規(guī)檢測，在檢測工作中，一組數(shù)據(jù)引發(fā)了檢測員的注意，因為數(shù)據(jù)顯示，這批礦石里鈾-235的含量，明顯比正常值要低。

需要知道的是，鈾元素有多種同位素，其中能被我們用來作為核裂變原料的，正是鈾-235，而在自然界中，鈾-235的豐度是非常穩(wěn)定的，其數(shù)值約為0.72%，而這批礦石里的鈾-235豐度，卻只有0.6%左右。

為什么會這樣呢？難道有人在偷偷地提煉鈾-235？這事可不小，畢竟地球人都知道，鈾-235是可以用來制造原子彈的。

所以在發(fā)現(xiàn)了這個情況之后，相關(guān)部門一下子就緊張起來，他們立刻組織了一個調(diào)查團(tuán)，火速趕往加蓬的奧克洛礦區(qū)去一探究竟。

調(diào)查團(tuán)很快抵達(dá)到了奧克洛，隨后展開了詳細(xì)的研究，他們發(fā)現(xiàn)，鈾-235含量偏低的區(qū)域，并不是整個礦區(qū)，而是集中在16個特定的巖層區(qū)域里。

而在這些區(qū)域周圍的巖石里，又發(fā)現(xiàn)了釹、釤、釕等多種元素的同位素，它們的比例和自然界中天然存在的完全不同，反而跟核反應(yīng)堆里剩下的核廢料成分非常相似。

根據(jù)這些跡象，調(diào)查團(tuán)給出的結(jié)論是，這些區(qū)域中曾經(jīng)發(fā)生過持續(xù)的、可控的核裂變反應(yīng)，換句話說，它們曾經(jīng)就是一個個核反應(yīng)堆。

令人吃驚的是，后續(xù)的地質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示，這些核反應(yīng)堆在大約20億年前就存在了，因為它們所在的巖層，都是在大約20億年前形成的，從那以后就再也沒有被明顯擾動過。

這些20億年前的核反應(yīng)堆，到底是誰建造的呢？很明顯，不可能是我們?nèi)祟?，畢竟在那個時候，人類根本就沒有出現(xiàn)。

不得不說，這樣的情況實在是令人浮想聯(lián)翩，一個迷人的猜測就是，難道人類之前還有高級文明，在20億年前，他們建造了這些核反應(yīng)堆，后來因為某種原因?qū)⑵鋸U棄了。

然而如果這真是高級文明所為，那在其周圍區(qū)域，就應(yīng)該存在著他們留下的其他痕跡，例如建筑遺址、工具殘片、能源設(shè)施，甚至文字或符號類的信息。

然而實際情況卻是，除了這些遠(yuǎn)古核反應(yīng)堆本身，周邊找不到任何能與之匹配的人工遺跡，因此更合理的情況就應(yīng)該是，這些核反應(yīng)堆應(yīng)該是自然形成的。

那么問題就來了，這些20億年前的核反應(yīng)堆，是怎么自然形成的呢？在經(jīng)過多年的深入研究，科學(xué)家對此給出了合理的解釋——這些反應(yīng)堆所在區(qū)域的一系列自然條件，曾經(jīng)幾乎完美地滿足了核反應(yīng)堆的需求，下面我們來具體了解一下。

核反應(yīng)堆的運(yùn)行機(jī)制可以簡要描述為：重原子核在吸收一個中子后發(fā)生裂變，分裂成兩個或多個較輕的原子核，同時釋放出大量能量和額外的中子，如果這些新產(chǎn)生的中子能夠繼續(xù)引發(fā)其他重原子核的裂變，就會形成持續(xù)進(jìn)行的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。總的來講，它需要四個條件。

條件一：初始中子源

現(xiàn)代核反應(yīng)堆通常會采用人工中子源，而在自然條件下，鈾-235自發(fā)裂變（概率相對較低）及宇宙射線中的少量中子，都可以為這些遠(yuǎn)古核反應(yīng)堆提供初始中子的來源。

條件二：足夠高濃度的鈾-235

我們現(xiàn)在使用的核燃料被稱為“濃縮鈾”，它們經(jīng)過了人工提純處理，其中的鈾-235濃度需要高于3%，一旦低于這個濃度，反應(yīng)堆就因為無法維持核裂變所需的“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”而迅速中斷。

那么，這些遠(yuǎn)古時期的核反應(yīng)堆哪來的“濃縮鈾”呢？答案就是：時間。

簡單來講，鈾-235是放射性元素，也就是說，它們會自發(fā)地衰變，根據(jù)科學(xué)家的測算，其半衰期大約是7億年。

所以如果我們將時間往回推就會發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在鈾-235的豐度是0.72%，那么在7億年前，這個比例就是1.44%，14億年前是2.88%……以此類推，在20億年前，奧克洛的鈾礦形成的時候，天然鈾礦石中鈾-235的含量，就在3%以上。

可以看到，在20億年前，大自然根本不需要“濃縮”，因為那時候的鈾礦石，本身就是合格的核燃料。

條件三：減速劑

有了核燃料還不夠，因為鈾-235裂變時所釋放出的中子，需要被其他的鈾-235原子核捕獲，才能形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，但是剛被釋放出來的中子速度太快，很難被其他原子核捕獲。

在這種情況下，就需要給這些中子減速，在現(xiàn)代核反應(yīng)堆里，通常用水或者石墨來做這個減速劑，而這些遠(yuǎn)古核反應(yīng)堆所用的減速劑，其實就是水。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，20億年前的奧克洛地區(qū)，是一個三角洲或者河流的入海口，地下水非常豐富，所以當(dāng)這些地下水滲透到富含鈾礦的砂巖層里，就可以扮演了減速劑的角色，使得鏈?zhǔn)椒磻?yīng)得以持續(xù)進(jìn)行。

條件四：控制系統(tǒng)

一個核反應(yīng)堆，只是能持續(xù)進(jìn)行鏈?zhǔn)椒磻?yīng)還不行，它必須能自我調(diào)節(jié)，否則能量越積越多，最后的結(jié)果就是原地爆炸。

現(xiàn)代核反應(yīng)堆里，有復(fù)雜的“控制棒”系統(tǒng)，可以吸收多余的中子，來控制反應(yīng)的速度。而這些遠(yuǎn)古核反應(yīng)堆里，也有天然的控制系統(tǒng)，那就是剛才我們提到的水，其過程大概是這樣的：

• 在有大量水作為減速劑的鈾礦層中，初始中子引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
• 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)后釋放出巨大的熱量，把周圍的水加熱到沸騰，變成了水蒸氣。
• 水一旦變成蒸氣，密度大大降低，就失去了減速效果，無法有效引發(fā)新的裂變。
• 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速率不斷下降，直到完全停止。
• 反應(yīng)停止后，溫度慢慢降下來。
• 溫度降低后，大量的水再次滲入礦層。
• 在有初始中子的情況下，反應(yīng)堆再次重啟……

如此一來，這些遠(yuǎn)古核反應(yīng)堆就不會因為能量累積太多而爆炸，它們可以在運(yùn)行一段時間之后，自己停下來“休息”一會兒，等冷卻了再重新啟動。

值得一提的是，根據(jù)科學(xué)家的研究，這些遠(yuǎn)古核反應(yīng)堆斷斷續(xù)續(xù)地運(yùn)行了大約50萬年的時間，按其所消耗的鈾-235數(shù)量計算，其累計釋放的總能量相當(dāng)于約100億度電，也就是說，如果平均分?jǐn)偟矫刻?，其實際產(chǎn)出僅相當(dāng)于每天大約50多度電……

結(jié)語：

可以看到，科學(xué)家給出的解釋是很合理的。因此可以說，相對于“人類之前的高級文明”而言，這些20億年前的核反應(yīng)堆的“建造者”更可能是大自然本身，畢竟迄今為止，我們從未發(fā)現(xiàn)過任何史前文明存在的確鑿證據(jù)。