研究显示，二十亿年前的地球情况与今日大年夜为不合。那时天然铀中U‑235的含量约为3%，大年夜致接近部分现代核反响堆燃料的浓度程度，但仅有这一点还不足以保持矜持链式反响。 在奥克洛，本地地下水经久渗流过富铀岩层，水中的氢原子充当了天然“中子减速剂”，类似于当今很多水冷堆应用水慢化中子的方法，使本来极少见的自发裂变事宜得以被放大年夜并接力，激发和保持一段时光的链式反响。
这一瑰异现象最早追溯到1972年。法国皮埃尔拉泰的Eurodif铀加工厂在检测一批来自非洲西部加蓬的铀矿石时，不测发明个中铀‑235（U‑235）的含量比“天然标准值”略低，但这种误差在该矿区所有样品中都一致出现。 天然铀中U‑235的比例约为0.720%，而加蓬奥克洛（Oklo）矿区岩石中只有0.717%，看似只是0.003%的渺小差别，却在物理学上极具意义，因为这意味着一部分U‑235已经“消掉”，最合理的解释只有一个：这些铀此前经历过核裂变过程，相当于曾被算作“核燃料”应用过。
自1972年这一现象被体系熟悉以来，科学家在奥克洛主铀矿带内已辨认出至少15个天然反响堆区，邻近的班贡贝（Bangombé）一带也发清楚明了类似遗迹。 每个反响堆在活泼期被估算可释放约100千瓦热功率，以现代核电标准来看算不上宏大年夜，但在远古地球情况中，这是一股极不平常的地质能量来源。 有学者在2011年的论文中称，“奥克洛现象”是20世纪地球科学与核物理范畴最令人惊奇和不测的发明之一。
面对这一异常，时任法国物理学家弗朗西斯·佩兰起先也难以置信。跟着进一步分析推动，科研人员在样品中找到了只有核裂变链式反响才能留下的同位素指纹，由此确认奥克洛铀矿带曾在地球内部天然形成并保持过核反响堆，并且不止一个，而是一整组自力的“反响堆区”。 维也纳天然史博物馆自2019年起永远收藏了奥克洛样品，其岩石标本策展人卢多维克·费里耶形容，这是“铀矿本身完成了裂变”，别无他解。
这一天然核反响堆并非持续不间断运转，而是出现周期性“开关机”。当裂变产生的热量积聚到必定程度，局部温度升高会将地下水煮沸，水蒸发分开裂变区，相当于撤走了“慢化剂”，链式反响随之熄火。 待岩石逐渐冷却、地下水从新渗入裂变带后，中子再次被减速下来，反响堆又从新“焚烧”启动，如斯轮回，历时数十万年。 国际原子能机构（IAEA）的彼得·伍兹指出，就像现代轻水堆一样，一旦缺乏能减速中子的介质，裂变链式反响便无法持续，而在奥克洛，水既是减速剂，也是调节“功率”的关键身分。
值得留意的是，如许的天然核反响堆如今已弗成能再在天然界从新“自发搭建”。跟着地质年代推移，天然铀中U‑235的比例衰减到如今的约0.7%，远低于可以或许在天然前提下保持链式反响的门槛，如今的核反响堆必须依附人工浓缩才能运作。 固然奥克洛地点地区仍是重要的铀矿开采基地，但这一带对科学界而言价值更在于供给了一个环球无双的天然“实验室”，让研究者得以从地质记录中追踪远古核裂变过程及其对四周情况的长周期影响。
正如伍兹所言，时光、地质前提与水文情况这三重身分以极其罕有的方法叠加在一路，才让奥克洛天然反响堆得以在二十亿年前短暂“点亮”地球，并将故事保存至今。 他形容，这像是一宗跨越地质时代的“侦察案”，而科学界已经成功拼合出关键线索，揭示了地球史上这段几乎弗成复制的核能奇景。
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