Může přírodní jaderný reaktor podpořit život na naší nebo jiných planetách?

Zatímco moderní lidé používají nejpokročilejší strojírenství ke stavbě jaderných reaktorů, příroda je občas vytvoří při nehodě. Důkaz pro shluk přírodních jaderných reaktorů byl nalezen na Zemi a někteří vědci říkají, že v dávné minulosti bylo na Zemi přírodních jaderných reaktorů více. Existuje také důvod domnívat se, že i na jiných planetách by mohly být, ale důkaz, který by to potvrdil, je mlhavý. Pokud přírodní jaderné reaktory existovaly, velké množství radiace, které vydávaly, ovlivňovalo vývoj života.

Přírodní jaderné reaktory vzniknou, když se nahromadí ložiska radioaktivního prvku uranu a eventuálně se zažehne samostatně se udržující štěpná reakce, při které se uran rozpadá na lehčí prvky. Reakce produkuje velké množství energie. Tato energie může být přínosná a nebo velmi destruktivní pro život, v závislosti na okolnostech.

Přírodní jaderný reaktor v Gabonu

Jediný známý příklad přírodních jaderných reaktorů na Zemi byl objeven v regionu Oklo v Gabonu v Africe roku 1972. Francouzští horníci objevili, že vzorky uranu, které vytěžili, byly ochuzené o vzácný izotop uranu 235, jediný přírodní materiál schopný udržet štěpné reakce. Došlo k tomu v důsledku toho, že materiál prošel štěpnou jadernou reakcí.

Ve skutečnosti to je scénář nejvíce podporovaný studiemi. Vědci se domnívají, že koncentrace uranu 235 byla před 2 miliardami let kritická a proběhlo špěpení, právě tak jako uvnitř dnešních lidmi vyrobených reaktorů.

„Pokud je nám známo, máme jen důkaz přírodních reaktorů, které vznikly a fungovaly, jen z jednoho místa v Gabonu, ale to ukazuje, že mohly existovat, a naše výpočty naznačují, že jejich výskyt byl v dávné historii Země pravděpodobnější“, říká Jay Cullen z University of Victoria v Kanadě.

Jay Cullen spolu s Laurence A. Cooganem, kolegou z University of Victoria, zkoumali, jak pravděpodobné byly tyto reakce v dávné historii Země. Zabývali se otázkou, kolik uranu je potřeba, aby se na dané ploše rozběhla samostatně se udržující štěpná reakce. Došli k domněnce, že v průběhu archaika, před 2,5 až 4 miliardami let, byly přírodní jaderné reaktory poměrně běžné. Protože se však z tohoto období nedochovalo mnoho geologických záznamů, je velmi obtížné sehnat cokoli, co by tuto domněnku potvrdilo.

Zažehnutí života

Jestliže v dávné historii Země existovaly na Zemi přírodní jaderné reaktory, mohly zajímavým způsobem ovlivňovat rodící se život. Ionizující záření, které vzniká při jaderné reakci může poškodit DNA, která je obsažena v každé živé buňce a jejíž správná funkce je pro buňku velmi důležitá. Organismy, které žily příliš blízko reaktoru, mohly být úplně zničeny. Avšak organismy ve větší vzdálenosti dostávaly menší dávku radiace, která nebyla smrtelná, ale dostatečně velká k tomu, aby vyvolala mutace DNA, což přispělo k rozmanitosti místní populace. Většina lidí chápe ionizující záření a mutace DNA, které může vyvolávat, jako něco špatného, ale nemusí to tak být vždy. Přírodní jaderný reaktor může být podle mínění některých vědců pro život dokonce požehnáním: život musel nějak vzniknout, možná právě působení ionizujícího záření na organické látky bylo onou jiskrou, která vyvolala potřebnou změnu. Tento nápad publikoval Zachary Adam, nyní student na Montana State University, roku 2007 v časopise Astrobiology. Vědci nevědí přesně, jak život na Zemi vznikl, avšak domnívají se, že ke vzniku života bylo potřeba dodat určité množství energie k porušení původních chemických vazeb mezi atomy biogenních prvků (uhlíku, dusíku apod.), aby mohly vzniknout složitější organické molekuly.

Až dosud se vědci přikláněli spíše k domněnce, že tuto energii dodal zásah blesku.

Život někde jinde?

Jestliže přírodní jaderné reaktory mohly napomoci vzniku života na této planetě, co když sehrály podobnou roli i někde jinde? Dosavadní vědecké poznatky o geologii jiných planet, zejména těch extrasolárních, jsou nedostatečné k tomu, aby bylo možné říci, jak časté přírodní jaderné reaktory ve vesmíru jsou.

Země byla v dávné historii geologicky aktivnější, k čemuž patrně přispěl i Měsíc, který tehdy obíhal v menší vzdálenosti od Země, a působil tak na Zemi většími slapovými silami. „Hnětení“ Země slapovými silami mohlo urychlit diferenciaci zemské kůry a na některých místech zvýšit koncentraci méně běžných prvků – jako je právě uran, eventuálně jeho radioaktivní izotop 235. Ostatní terrestrické planety nemají tak velké měsíce jako Země, takže na nich se tento efekt neprojevil. Proto je možné, že Země měla přírodních jaderných reaktorů více, než ostatní terrestrické planety.

Ne všichni experti jsou pesimističtí ve věci přírodních jaderných reaktorů na jiných planetách.

Fyzik plazmatu John Brandenburg z Orbital Technologies Corporation analyzoval výsledky ze sondy Mars Odyssey Orbiter (NASA). Přístroje na této sondě zkoumají povrch Marsu různými přístroji včetně gamma-spektrometru. Podle Brandenburga dokazují výsledky gamma-spektrometrie přítomnost radioaktivního uranu, thoria a draslíku, zejména v jedné lokalizované oblasti na povrchu Marsu, ve které je radioaktivních izotopů nejvíce a ve které zřejmě funguje přírodní jaderný reaktor, odhadem už po dobu cca 500 miliónů let. „V podstatě to vypadalo, jako by byl Mars pokryt několikametrovou vrstvou radioaktivních látek, a také atmosféra byla plná produktů radioaktivního rozpadu“, prohlásil Brandenburg. „Je to na Marsu poněkud nepochopitelné. Zdá se, že na Marsu došlo k velké radiologické události, a že tato událost byla velmi bouřlivá.“ Jestliže se tak rozsáhlá nukleární událost doopravdy stala, byla pro možný vznikající život na Marsu katastrofální. Mohla nejen způsobit velké vymírání, ale vývoj života zastavit nebo dokonce vrátit zpět.“

Nicméně, mnozí geologové Marsu přivítali Brandenburgovu hypotézu s notnou dávkou skepse, například William Boynton, vedoucí gamma-spektrometru na Mars Odyssey, působící na Arizonské Universitě. Boynton pochybuje, že přírodní jaderné reaktory podobné tomu v Gabonu, jsou běžné kdekoli.