第一千三百三十四章 古代核能(2/3)

第二年，代表美国出席那次会议的乔治.a.考恩为《科学美国人》撰写了一篇文章《138看書蛧138看書蛧当时的科学家对这些远古核反应堆运行原理的猜测。

顺便提及，他是美国著名的圣菲研究所的创建者之一，至今仍是该研究所的成员

比如，考恩描述了钚239的形成过程，数量更加丰富的铀238捕获了铀235裂变释放的一些中子，转变为铀239，然后再释放出两个电子，转化成钚239。

在奥克罗铀矿中，曾经产生过超过两吨的钚239。不过这种同位素后来几乎全都消失了。主要是通过天然的放射性衰变，钚239的半衰期为2.4万年，一些钚自身也经历了裂变，它所特有的裂变产物证明了这一点。

这些轻元素丰富的含量让科学家推测，裂变反应一定持续了几十万年之久。根据铀235消耗的数量，他们计算出了反应堆释放的总能量，大概相当于1,500万千瓦的机器运转一整年所消耗的能量。

再结合一些其他的证据，就能推算出反应堆的平均输出功率：不超过100千瓦，足够维持几十只烤箱的运作。

十几座天然反应堆自发工作，并维持着适度的功率输出，运转了大约几十万年之久，这确实令人惊叹。为什么这些矿脉没有发生爆炸，没有在核链式反应启动后立即自我摧毁？

是什么机制使它们拥有了必不可少的自我调节能力？这些反应堆是稳定运转，还是间歇式发作？

自奥克罗现象最初发现以来，这些问题迟迟得不到解答。实际上，最后一个问题困扰了人们长达30年之久，直到他和他在美国华盛顿大学圣路易斯分校的同事检测了一块来自这个神秘非洲铀矿的矿石之后，谜底才被逐渐揭开。

在奥克罗反应堆遗迹中，氙同位素的构成比例出现异常。找出这种异常的根源，就能揭开远古核反应堆的运作之谜。

最近，科学家对奥克罗的一个反应堆遗迹进行了研究，重点集中在对氙气的分析方面。氙是一种较重的惰性气体，可以被矿物封存数十亿年之久。

氙有9种稳定同位素，由不同的核反应过程产生，含量各不相同。作为一种惰性气体，它很难与其他元素形成化学键，因此很容易将它们提纯，进行同位素分析。

氙的含量非常稀少，科学家可以用它来探测和追溯核反应，甚至用来研究那些发生于太阳系形成之前的、原始陨石之中的核反应。

分析氙的同位素成分需要一台质谱仪，它可以根据原子量的不同而分离出不同的原子。我有幸可以使用一台极其精确的氙质谱仪，那是华盛顿大学的查尔斯.m.霍恩贝格制造的。

不过在使用他的仪器之前，科学家必须先把氙气从样品中提取出来。通常，科学家只须将寄主矿物加热到它的熔点以上，岩石就会失去晶体结构，无法再保留内部储藏的氙气。 智能工厂1334

为了获得更多关于这种气体起源和封存过程的信息，科学家采取了一种更加精巧的方法，也即是激光萃取法，它可以有针对性地从矿物样品的个别颗粒中释放出氙气，而不会触碰周围其他的部分。

这些科学家可以利用的唯一一块奥克罗矿石碎块仅有1毫米厚、4毫米宽，我们把这种技术应用到碎块上的许多微小斑点之上。当然，我们首先需要决定将激光束聚焦到什么位置。

在这方面，考恩和霍恩贝格得到了同事奥尔加.普拉夫迪夫切娃的鼎力相助，她为样本拍摄了一张详尽的x射线照片，识别出了候选的矿物。

每次萃取之后，考恩他们都会将得到的气体提纯，然后把氙气放入霍恩贝格的质谱仪中，仪器会显示出每一种同位素的原子数目。

氙气出现的位置令所有人都大吃一惊，它并不像原本想象的那样，大量分布在富含铀元素的矿物颗粒之中，储藏氙气数量最多的竟然是根本不含铀元素的磷酸铝颗粒。

非常明显，在目前发现的所有天然矿物之中，这些颗粒中的氙浓度是最高的。第二个令人惊讶之处在于，与通常由核反应产生的气体相比，萃取出来的气体在同位素组成上有显著的不同。

核裂变一定会产生氙136和氙134，但在奥克罗矿石中，这两种同位素似乎缺失严重，而其他较轻的氙同位素含量则变化不大。

同位素构成比例上的这种差异是如何产生的呢？化学反应无法提供答案，因为所有同位素的化学性质都完全相同。那么核反应，比如说中子俘获过程，能不能给出解释呢？

经过仔细分析，考恩和同事们把这种可能性也排除了。他们还考虑过不同同位素的物理分选过程：较重的原子移动速度比较轻的原子稍慢一些，有时它们就会相互分离开来。

铀浓缩装置就是利用这个过程来生产反应堆燃料的，不过需要相当高的技术水平才能建造出这样的工业设备。即使自然界能够奇迹般地在微观尺度上创造出类似的“装置”，仍然无法解释我们所研究的磷酸铝颗粒中混合在一起的氙同位素比例。

举例来说，如果确实发生过物理分选的话，考虑到现有的氙132的含量，氙136的缺失，应该是氙134(比氙132重2个原子质量单位)的两倍。但实际上，并没有看到那样的模式。

绞尽脑汁之后，考恩他们终于想通了产生氙同位素构成比例异常的原因。其所测量的所