Могат ли естествените ядрени реактори да увеличат живота на тази и други планети?

Атомната електроцентрала Джорджия

Реакции, подобни на тези в тази атомна електроцентрала в Джорджия, възникват спонтанно преди около 2 милиарда години в региона Окло в Габон, Африка. (Изображение кредит: Комисията за ядрено регулиране на САЩ)



Докато съвременните хора използват най-модерното инженерство за изграждане на ядрени реактори, природата понякога ги прави случайно.



Доказателства за група от естествени ядрени реактори е открит на Земята и някои учени казват, че нашата планета може да е имала много повече в древното си минало. Има и основание да се смята, че други планети може да са имали свои естествени ядрени реактори, въпреки че доказателствата, които потвърждават това, са мъгляви. Ако те наистина съществуват, големите количества радиация и енергия, отделяни от такива реактори, биха имали сложни ефекти върху всеки живот, развиващ се в този или други светове, казват експерти.

Естествените ядрени реактори възникват, когато находищата на радиоактивен елемент уран се натрупват на едно място и в крайна сметка запалват самоподдържаща се ядрена верижна реакция, където уранът се разделя, в процес, наречен делене, произвеждайки други елементи . Реакцията освобождава мощен удар.



Тази енергия може да се окаже полезна и силно вредна за развитието на живота, в зависимост от обстоятелствата. [ 7 теории за произхода на живота ]

Само пример

Единствените известни примери за естествени ядрени реактори на Земята са открити в района Окло в Габон, Африка, през 1972 г. Френски миньори откриват, че пробите от уран, които те извличат, са изчерпани в редкия изотоп уран 235, единственият естествен материал на Земята, способен за поддържане на реакции на делене. Сякаш материалът вече е преминал през ядрена реакция и е изразходван.



През 1972 г. френски миньори в Габон, Африка, откриха доказателства, че естествен ядрен реактор се е образувал преди около 2 милиарда години от концентрация на делящ се елемент уран 235

През 1972 г. френски миньори в Габон, Африка, откриха доказателства, че естествен ядрен реактор се е образувал преди около 2 милиарда години от концентрация на делящ се елемент уран 235(Изображение: НАСА/Робърт Д. Лос, WAISRC)

Всъщност това е най -подкрепеният от проучванията сценарий. Учените смятат, че концентрацията на уран 235 там е станала критична преди около 2 милиарда години и е претърпяла делене, точно както се случва в атомните реактори, създадени от човека.



„Доколкото ни е известно, имаме само доказателства за естествени реактори, които се образуват и работят на едно място в Габон, но това показва, че е възможно и нашите изчисления предполагат, че е било много по -вероятно по -рано в историята на Земята“, казва Джей Кълън от Университета на Виктория в Канада.

Кълън и Лорънс А. Куган, колега от Университета на Виктория, изследват колко вероятни са тези реакции, когато Земята е била много по-млада, въз основа на това колко уран в дадена област е необходим, за да стане материалът критичен и да започне самоподдържащ се. реакция на делене. Те открили, че по време на архейската епоха, между около 2,5 милиарда и 4 милиарда години, естествените ядрени реактори биха могли да бъдат относително чести.

„Със сигурност изглежда повече от вероятно тези видове реактори да са били много по -често срещани в Ранната история на Земята защото количеството [уран], от което се нуждаете, всъщност е доста малко “, каза Кълън пред Astrobiology Magazine.

Въпреки това, тъй като е останал толкова лош геоложки запис от толкова отдавна, учените имат много малък начин да потвърдят тази идея.

Искрата на живота

Ако на ранната Земя имаше естествени ядрени реактори, те биха могли да имат интересни ефекти върху всеки зараждащ се живот.

Йонизиращото лъчение, отделяно от ядрена реакция, може да увреди ДНК, скъпоценния код на инструкциите, вграден във всяка клетка на живота. Ако организмите живееха твърде близо до мястото на реактора, те биха могли да бъдат унищожени напълно. Въпреки това, животът, който виси в покрайнините на ядрен реактор, може да е получил по -малка доза радиация - не достатъчно, за да я убие, но достатъчно, за да внесе мутации в генетичния си код, които биха могли да засилят разнообразието в местното население.

'Йонизиращото лъчение всъщност би осигурило някои генетични вариации', каза Кълън. Това е количеството, върху което ще действа естественият подбор и би могло да помогне за насърчаване на промяната в организмите с времето. Мисля, че повечето хора гледат на йонизиращата радиация като на нещо лошо, но това не винаги е така. “

Тази диаграма показва възможен механизъм, чрез който кислородната фотосинтеза може да доведе до образуване на реактори за естествено делене.

Тази диаграма показва възможен механизъм, чрез който кислородната фотосинтеза може да доведе до образуване на реактори за естествено делене.(Снимка: L. A. Coogan/J. T. Cullen)

Освен това самите ядрени реактори биха могли да дадат още по -голяма полза на живота, като му дадат искрата, от която се нуждае, за да възникне на първо място, смятат някои учени. Захари Адам, сега аспирант в Държавния университет в Монтана в Бозман, предложи възможността в статия от 2007 г. в списание Astrobiology, която той написа като аспирант във Вашингтонския университет.

Учените не знаят със сигурност как е започнал животът на Земята, но смятат, че е необходим някакъв прилив на енергия, за да започне. Тази енергия би била необходима за разкъсване на връзките на прости елементи като въглерод, азот, водород и кислород, така че те да могат да се рекомбинират, за да образуват първите сложни органични молекули.

Други изследователи предполагат, че удар от мълния може да е осигурил необходимата енергия, но Адам смята, че енергията, освободена от естествен ядрен реактор, може да е осигурила катализатора.

„Мисля, че това е поне толкова възможно, колкото други идеи, ако не и по -правдоподобно, но осъзнавам, че всеки е пристрастен към собствените си идеи“, каза Адам.

Живот другаде?

Ако естествените ядрени реактори можеха да помогнат за възникването на живота на тази планета, възможно е и те да са изиграли роля засяване на живота на друго място .

Досега ограничените познания на учените за геологията на екстрасоларните планети означават, че те не могат да кажат колко обичайни могат да бъдат естествените ядрени реактори в други светове. Адам каза, че някои елементи на ранната Земя, които биха могли да помогнат за формирането на тези реактори, изглежда не са толкова изобилни на повърхностите на други планети.

Например, приливните сили на Луната на Земята, които преди са били по -силни, отколкото са днес поради по -близката близост до Луната, отдавна са играли жизненоважна роля в това да накарат тежки минерали като уран 235 да се събират на гъсти петна по плажовете, каза Адам. Земята също се е диференцирала в отделни слоеве, включително кора и мантия, което е помогнало да се отделят и концентрират тежките радиоактивни елементи.

Тези характеристики, особено диференциацията на земната кора, като тази на Земята, не изглеждат толкова често срещани сред другите планети на Слънчевата система, каза Адам.

Но не всички експерти са песимисти за естествените ядрени реактори в други светове.

Плазменият физик Джон Бранденбург от Orbital Technologies Corp. анализира резултатите от орбитата на НАСА Mars Odyssey Orbiter, която изследва повърхността на Червената планета с различни инструменти, включително гама-спектрометър. Бранденбург казва, че резултатите от гама-лъчите показват доказателства за изобилие от радиоактивен уран, торий и калий, особено на едно конкретно място на Марс, което той приписва на голяма ядрена реакция, протичаща там преди около половин милиард години.

„По принцип изглеждаше така, сякаш Марс беше покрит с дебел слой радиоактивни вещества, а също така атмосферата беше пълна с радиогенни продукти“, каза Бранденбург. „Това е нещо безсмислено в този момент. Изглежда е имало голямо радиологично събитие на Марс и изглежда е било насилствено. “

Ако се случи такова огромно ядрено събитие, това би било пагубно за всеки начинаещ марсиански живот.

„Това би било ужасна катастрофа“, каза Бранденбург. „Каквато и биосфера да е била на Марс по онова време, вероятно е претърпяла масово изчезване и наистина е върнала живота на Марс.“

Много геолози на Марс обаче приеха скептично предложението на Бранденбург.

„Тази хипотеза едва ли е вярна“, пише в имейл Уилям Бойнтън от Университета на Аризона, главен изследовател на гама-спектрометъра на Марс Одисея. - Да, наистина открихме и торий, и уран и те са естествени елементи, които се срещат навсякъде. Сумата варира, но обясненията са много обикновени.

Бойнтън каза, че се съмнява, че естествените ядрени реактори като тези в Габон са често срещани другаде.

„Естественият реактор в Африка е реален, но причината да предизвика толкова голям интерес е, че е толкова рядък“, каза Бойнтън. „Бих казал, че е почти невъзможно някой естествен реактор да се е случил някъде другаде в Слънчевата система. Може да се е случило само веднъж на Земята!

Тази история е предоставена от Списание „Астробиология“ , уеб-базирано издание, спонсорирано от НАСА програма за астробиология .