生命诞生是拜天然核反应堆所赐?

大科技大科技 科学之谜 2022-03-23 2202 0

核反应堆是我们人类经过漫长的岁月、掌握了先进的工程技术后才建造出来的,但大自然似乎只在不经意间就制造出了它们……

在地球上,人们发现了一组天然核反应堆。一些科学家表示,我们的星球在远古时期可能存在许多这样的核反应堆。他们甚至认为,地球以外的其他星球也可能有这样的天然存在的核反应堆,只要一个星球上确实存在天然核反应堆,那么反应堆所释放的大量的辐射和能量将对这个星球上的生命的发展产生复杂的影响——可惜关于这个观点到目前为止尚未能找到确切的证据。

生命诞生是拜天然核反应堆所赐?

什么是天然核反应堆?当放射性元素铀在一个地方堆积起来,并最终点燃一个自我维持的核链式反应,天然的核反应堆就会发生(铀在这个过程中发生分裂并产生其他元素)。这个反应会释放出一股强大的能量。根据环境的不同,这种能量对生命的发展可能是有益的,也可能是极其有害的。

唯一的天然核反应堆

迄今为止,地球上只发现了一组天然核反应堆,而且是早在1972年,位于非洲加蓬的奥克洛地区。那时,矿工发现,他们提取的铀样本中,稀有同位素铀235已经耗尽——铀235是地球上唯一能够维持核裂变反应的天然物质——就好像它经历了一次核反应,并且已经用完了。

这一设想受到了后来的研究的支持。研究人员认为,大约20亿年前,铀235的浓度达到了临界状态,并开始经历“裂变”——就像在人造核反应堆中发生的那样。虽然目前只是在加蓬的一个地区发现了一组天然核反应堆,但经过测算,科学家发现,在地球历史的早期,可能存在很多这样的天然核反应堆。

依据给定区域内达到临界状态并开始自我维持裂变反应所需的铀的数量,研究人员研究了在地球非常年轻的时候,这样的反应发生的可能性的大小。他们发现,在太古宙时期,也就是大约25亿到40亿年前,地球上天然核反应堆频繁发生的可能性较大。但是,由于这个时间比较久远,那时的地质记录已经难觅踪影,因此,研究人员几乎没有办法证实这一观点。

释放的能量促使生命诞生?

如果地球早期存在天然核反应堆,那么,它们可能对早期生命产生了复杂的影响。

我们知道,核反应释放出的电离辐射会破坏生命细胞内宝贵的指令代码——DNA。换句话说,如果生命生活在离反应堆很近的地方,它们可能会被完全消灭。但是,如果生活在距离反应堆较远的地方则不至于此——它们可能只会受到少量辐射,而且辐射量尚不足以杀死它们,但也不可避免地导致了它们的基因发生突变。

虽然我们现在普遍认为电离辐射是一件坏事,但是从自然选择的角度来看,并不一定总是这样——它可以促进生物体随着时间的不断变化而变化,进而增加其多样性。

生命诞生是拜天然核反应堆所赐?

此外,一些科学家认为,天然核反应堆可能还有一个更大的作用,那就是它提供了生命最初诞生所需的“火花”。

虽然科学家还不确定地球上的生命是如何诞生的,但他们认为生命的诞生需要某种爆裂的能量。这种能量要能够打断碳、氮、氢和氧等简单元素的化学键,这样它们才能重新组合形成第一个复杂的有机分子。

有人认为,这种必不可少的能量可能来自闪电,但也有人认为,它可能来自天然核反应堆。

显然,每个人都偏爱自己的想法,而事实如何,至今还无人知道。

地球更适合产生天然核反应堆?

如果说天然核反应堆能够帮助地球诞生最早的生命,那么,人们就有理由相信它也很可能在其它星球发挥了相同作用。

然而到目前为止,对于诸如“其它星球上是否存在天然核反应堆”“如果存在,究竟会有多少”等此类问题,由于科学家对太阳系外行星的地质所知有限,所以还无法清楚做出回答,更别说解答关于“天然核反应堆是否帮助其它星球产生了生命”这个疑问了。

但在许多科学家看来,地球似乎比其他星球更适合产生天然核反应堆。

他们解释说,早期的地球受到了高能宇宙粒子和伽马射线的轰击,许多元素(如铝-26、铁-60、碘-129等)都以放射性同位素的形式存在。正是因为它们的存在,使得天然核反应堆的形成成为可能,但它们在其它行星表面似乎并不那么丰富。还有,由于月球的存在,在地球上会形成潮汐力(很久以前月球离地球更近,那时潮汐力比现在更强),这个力使得海滩上堆积的放射性元素被分离,一些重矿物(如铀235)逐渐被分离了出来。此外,因为地球分化出不同的层,包括地壳和地幔,这也有助于重放射性元素的分离和集中——这样的地壳分化,在太阳系的其它行星中似乎并不常见。

天然核反应导致火星生命灭绝?

并非所有科学家都对其它星球存在天然核反应堆持悲观态度。

美国轨道技术公司的等离子体物理学家约翰•勃兰登堡分析了美国宇航局火星奥德赛轨道飞行器的探测结果——奥德赛轨道飞行器用包括伽马射线光谱仪在内的各种仪器探测这颗红色星球的表面——结果表明,火星上有丰富的放射性铀、钍和钾,特别是在火星上的一个特定地点。他认为,大约5亿年前,那里发生了一次重大的核反应,它很可能是导致我们至今没在火星发现生命的原因。

生命诞生是拜天然核反应堆所赐?

有科学家推测,火星上可能曾经发生过天然核反应,导致火星早期生命的终结。

勃兰登堡解释说,火星表面似乎覆盖着一层厚厚的放射性物质,大气中也充满了放射性产物。所以不用怀疑,那里发生了天然的核反应——大规模的放射性事件,而且似乎很暴力。如果真的发生了这样一个巨大的核事件,那么,对于正在萌芽的火星生命来说,是一场灾难。不管当时火星的生命是什么,都可能经历了大规模的灭绝事件。总而言之,它让火星上的生命发展“开倒车”。

然而,许多火星地质学家对该说法持怀疑态度。这些人认为,这个假设不太可能是真的。虽然那里确实发现了钍和铀,但它们都是随处可见的自然元素,而且数量分散于各个区域(似乎不会堆积),所以上述解释缺乏一定的说服力。

这些地质学家甚至认为,像加蓬这样的天然核反应堆在火星上可能根本就不存在。他们表示,虽然在非洲发现了真实存在的天然核反应堆,但这种反应堆是非常罕见的,也正因为它如此稀有,人们才对它如此感兴趣。他们认为,在太阳系的其它星球上几乎不可能存在任何天然的核反应堆,而且,这种天然核反应堆在地球上可能也只是发生了这一次!


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