Аномалия в урановой руде из африканской шахты привела к открытию древнейшего природного ядерного реактора возрастом два миллиарда лет

Природный мир полон удивительных явлений, но в 1970-х годах ученые столкнулись с загадкой, которая поначалу заставила их задуматься о самом невероятном. Всё началось с образца урановой руды из древней шахты в Африке, чей изотопный состав не соответствовал естественным показателям. Это открытие было настолько необычным, что перед исследователями, пусть и на короткий миг, возник вопрос: могла ли на Земле существовать более ранняя цивилизация, овладевшая энергией атома?

Именно такие гипотезы, возможно, рассматривал французский ученый Франсис Перрен и его коллеги в 1972 году, прежде чем осознали, что наткнулись на нечто почти столь же впечатляющее, но совершенно иное. Благодаря уникальному природному стечению обстоятельств, два миллиарда лет назад на Земле в полностью естественных условиях произошла ядерная цепная реакция.

Всё началось с обнаружения аномалии в урановой руде, добытой на шахте недалеко от Окло в Габоне. Команда Перрена заметила, что один из образцов материала содержал немного меньше урана-235, чем ожидалось в природных месторождениях. Существовавшие на тот момент научные данные четко описывали постоянное соотношение радиоактивного урана в руде, однако этот образец указывал на нечто совершенно иное.

«Этого не может быть», — размышлял Перрен, изучая странную находку. Даже ничтожное количество недостающего урана-235 свидетельствовало о том, что часть изотопов была вынуждена разделиться, что в современных условиях на Земле может произойти только одним способом: в результате ядерной реакции. Последствия были очевидны и вели к одному из двух вариантов, один из которых был настолько невероятен, что, подобно самому аномальному образцу, казался невозможным. Но как объяснить это естественным путем, если все известные науке образцы природного урана, даже найденные на лунной поверхности или в древних метеоритах, содержат ровно 0,720% этого изотопа?

Перрену и его коллегам предстояло рассмотреть не только возможность искусственного расщепления урановой руды, но и то, как мог бы работать ее природный аналог. Со временем и после проведения дополнительных анализов подтвердилась вторая версия. Вывод, к которому пришла команда Перрена, ознаменовал одно из самых замечательных открытий в естествознании.

В своих исследованиях ученые обнаружили в руде продукты деления — настоящие «отпечатки пальцев», доказывающие, что природный образец урановой руды подвергся расщеплению. «Не было никакого другого объяснения», — заявил в 2019 году известный французский геолог Людовик Феррьер, куратор метеоритной коллекции Венского музея естествознания. По словам Феррьера, проведя дополнительные исследования, включая изучение на месте, Перрен и его коллеги доказали, что «урановая руда претерпела деление самостоятельно».

По сути, условия, необходимые для этого, означали, что около двух миллиардов лет назад залежи урана в Западной Африке, недалеко от современного Габона, должны были содержать достаточно урана-235 для достижения критической массы. К этому добавлялся еще один ключевой компонент — наличие воды, которая выступала в роли охладителя и замедлителя нейтронов, позволяя расщеплению атомов протекать в режиме управляемой цепной реакции.

Питер Вудс, австралийский геофизик, ранее руководивший добычей урана в Международном агентстве по атомной энергии (МАГАТЭ), сравнил природный процесс, происходивший в Окло два миллиарда лет назад, с современным легководным ядерным реактором, созданным человеком. «Вода в Окло действовала как замедлитель, поглощая нейтроны и контролируя цепную реакцию», — пояснил Вудс.

Во времена, когда происходило это природное деление, урана было достаточно, чтобы образовать мощные крупные залежи, которые способствовали этому процессу и сохранили древний природный реактор. Поскольку такое однажды случилось, вполне вероятно, что в различных частях света при схожих условиях существовали и другие природные реакторы, но они либо были разрушены с течением времени, либо остаются необнаруженными.

Сегодня образцы из шахты Окло хранятся в штаб-квартире энергетической компании Orano во Франции и в Венском музее естествознания. Находясь на расстоянии нескольких сантиметров от одного из образцов, можно получить дозу облучения, сравнимую с дозой космической радиации, которую получает пассажир за восьмичасовой перелет.

Для таких геологов, как Людовик Феррьер, изучение древних образцов из геологического прошлого Земли сродни чтению летописи, подробно описывающей события далекой доисторической эпохи нашей планеты. «Горные породы — как книги, — сказал Феррьер в 2019 году. — Вы можете посмотреть на обложку и получить некоторую базовую информацию, но полную историю вы узнаете, только открыв их». Вудс также высоко оценил историю, которую образцы из Окло смогли донести сквозь время, назвав ее «увлекательной» и добавив, что эти образцы, когда-то бывшие аномалией в геологических данных, теперь понимаются как еще один пример удивительных сюрпризов природы. «Детективная история успешно разгадана», — заключил Вудс.