生命誕生是拜天然核反應(yīng)堆所賜？

殷東方

核反應(yīng)堆是我們?nèi)祟惤?jīng)過漫長(zhǎng)的歲月、掌握了先進(jìn)的工程技術(shù)后才建造出來的，但大自然似乎只在不經(jīng)意間就制造出了它們……

在地球上，人們發(fā)現(xiàn)了一組天然核反應(yīng)堆。一些科學(xué)家表示，我們的星球在遠(yuǎn)古時(shí)期可能存在許多這樣的核反應(yīng)堆。他們甚至認(rèn)為，地球以外的其他星球也可能有這樣的天然存在的核反應(yīng)堆，只要一個(gè)星球上確實(shí)存在天然核反應(yīng)堆，那么反應(yīng)堆所釋放的大量的輻射和能量將對(duì)這個(gè)星球上的生命的發(fā)展產(chǎn)生復(fù)雜的影響——可惜關(guān)于這個(gè)觀點(diǎn)到目前為止尚未能找到確切的證據(jù)。

什么是天然核反應(yīng)堆？當(dāng)放射性元素鈾在一個(gè)地方堆積起來，并最終點(diǎn)燃一個(gè)自我維持的核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，天然的核反應(yīng)堆就會(huì)發(fā)生（鈾在這個(gè)過程中發(fā)生分裂并產(chǎn)生其他元素）。這個(gè)反應(yīng)會(huì)釋放出一股強(qiáng)大的能量。根據(jù)環(huán)境的不同，這種能量對(duì)生命的發(fā)展可能是有益的，也可能是極其有害的。

唯一的天然核反應(yīng)堆

迄今為止，地球上只發(fā)現(xiàn)了一組天然核反應(yīng)堆，而且是早在1972年，位于非洲加蓬的奧克洛地區(qū)。那時(shí)，礦工發(fā)現(xiàn)，他們提取的鈾樣本中，稀有同位素鈾2 3 5已經(jīng)耗盡——鈾235是地球上唯一能夠維持核裂變反應(yīng)的天然物質(zhì)——就好像它經(jīng)歷了一次核反應(yīng)，并且已經(jīng)用完了。

這一設(shè)想受到了后來的研究的支持。研究人員認(rèn)為，大約20億年前，鈾235的濃度達(dá)到了臨界狀態(tài)，并開始經(jīng)歷“裂變”——就像在人造核反應(yīng)堆中發(fā)生的那樣。雖然目前只是在加蓬的一個(gè)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一組天然核反應(yīng)堆，但經(jīng)過測(cè)算，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在地球歷史的早期，可能存在很多這樣的天然核反應(yīng)堆。

依據(jù)給定區(qū)域內(nèi)達(dá)到臨界狀態(tài)并開始自我維持裂變反應(yīng)所需的鈾的數(shù)量，研究人員研究了在地球非常年輕的時(shí)候，這樣的反應(yīng)發(fā)生的可能性的大小。他們發(fā)現(xiàn)，在太古宙時(shí)期，也就是大約25億到40億年前，地球上天然核反應(yīng)堆頻繁發(fā)生的可能性較大。但是，由于這個(gè)時(shí)間比較久遠(yuǎn)，那時(shí)的地質(zhì)記錄已經(jīng)難覓蹤影，因此，研究人員幾乎沒有辦法證實(shí)這一觀點(diǎn)。

釋放的能量促使生命誕生？

如果地球早期存在天然核反應(yīng)堆，那么，它們可能對(duì)早期生命產(chǎn)生了復(fù)雜的影響。

我們知道，核反應(yīng)釋放出的電離輻射會(huì)破壞生命細(xì)胞內(nèi)寶貴的指令代碼——DNA。換句話說，如果生命生活在離反應(yīng)堆很近的地方，它們可能會(huì)被完全消滅。但是，如果生活在距離反應(yīng)堆較遠(yuǎn)的地方則不至于此——它們可能只會(huì)受到少量輻射，而且輻射量尚不足以殺死它們，但也不可避免地導(dǎo)致了它們的基因發(fā)生突變。

雖然我們現(xiàn)在普遍認(rèn)為電離輻射是一件壞事，但是從自然選擇的角度來看，并不一定總是這樣——它可以促進(jìn)生物體隨著時(shí)間的不斷變化而變化，進(jìn)而增加其多樣性。

此外，一些科學(xué)家認(rèn)為，天然核反應(yīng)堆可能還有一個(gè)更大的作用，那就是它提供了生命最初誕生所需的“火花”。

雖然科學(xué)家還不確定地球上的生命是如何誕生的，但他們認(rèn)為生命的誕生需要某種爆裂的能量。這種能量要能夠打斷碳、氮、氫和氧等簡(jiǎn)單元素的化學(xué)鍵，這樣它們才能重新組合形成第一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)分子。

有人認(rèn)為，這種必不可少的能量可能來自閃電，但也有人認(rèn)為，它可能來自天然核反應(yīng)堆。

顯然，每個(gè)人都偏愛自己的想法，而事實(shí)如何，至今還無人知道。

地球更適合產(chǎn)生天然核反應(yīng)堆？

如果說天然核反應(yīng)堆能夠幫助地球誕生最早的生命，那么，人們就有理由相信它也很可能在其它星球發(fā)揮了相同作用。

然而到目前為止，對(duì)于諸如“其它星球上是否存在天然核反應(yīng)堆”“如果存在，究竟會(huì)有多少”等此類問題，由于科學(xué)家對(duì)太陽系外行星的地質(zhì)所知有限，所以還無法清楚做出回答，更別說解答關(guān)于“天然核反應(yīng)堆是否幫助其它星球產(chǎn)生了生命”這個(gè)疑問了。

但在許多科學(xué)家看來，地球似乎比其他星球更適合產(chǎn)生天然核反應(yīng)堆。

他們解釋說，早期的地球受到了高能宇宙粒子和伽馬射線的轟擊，許多元素（如鋁-26、鐵-60、碘-129等）都以放射性同位素的形式存在。正是因?yàn)樗鼈兊拇嬖冢沟锰烊缓朔磻?yīng)堆的形成成為可能，但它們?cè)谄渌行潜砻嫠坪醪⒉荒敲簇S富。還有，由于月球的存在，在地球上會(huì)形成潮汐力（很久以前月球離地球更近，那時(shí)潮汐力比現(xiàn)在更強(qiáng)），這個(gè)力使得海灘上堆積的放射性元素被分離，一些重礦物（如鈾235）逐漸被分離了出來。此外，因?yàn)榈厍蚍只霾煌膶樱ǖ貧ず偷蒯＃@也有助于重放射性元素的分離和集中——這樣的地殼分化，在太陽系的其它行星中似乎并不常見。

天然核反應(yīng)導(dǎo)致火星生命滅絕？

并非所有科學(xué)家都對(duì)其它星球存在天然核反應(yīng)堆持悲觀態(tài)度。

美國軌道技術(shù)公司的等離子體物理學(xué)家約翰·勃蘭登堡分析了美國宇航局火星奧德賽軌道飛行器的探測(cè)結(jié)果——奧德賽軌道飛行器用包括伽馬射線光譜儀在內(nèi)的各種儀器探測(cè)這顆紅色星球的表面——結(jié)果表明，火星上有豐富的放射性鈾、釷和鉀，特別是在火星上的一個(gè)特定地點(diǎn)。他認(rèn)為，大約5億年前，那里發(fā)生了一次重大的核反應(yīng)，它很可能是導(dǎo)致我們至今沒在火星發(fā)現(xiàn)生命的原因。

勃蘭登堡解釋說，火星表面似乎覆蓋著一層厚厚的放射性物質(zhì)，大氣中也充滿了放射性產(chǎn)物。所以不用懷疑，那里發(fā)生了天然的核反應(yīng)——大規(guī)模的放射性事件，而且似乎很暴力。如果真的發(fā)生了這樣一個(gè)巨大的核事件，那么，對(duì)于正在萌芽的火星生命來說，是一場(chǎng)災(zāi)難。不管當(dāng)時(shí)火星的生命是什么，都可能經(jīng)歷了大規(guī)模的滅絕事件。總而言之，它讓火星上的生命發(fā)展“開倒車”。

然而，許多火星地質(zhì)學(xué)家對(duì)該說法持懷疑態(tài)度。這些人認(rèn)為，這個(gè)假設(shè)不太可能是真的。雖然那里確實(shí)發(fā)現(xiàn)了釷和鈾，但它們都是隨處可見的自然元素，而且數(shù)量分散于各個(gè)區(qū)域（似乎不會(huì)堆積），所以上述解釋缺乏一定的說服力。

這些地質(zhì)學(xué)家甚至認(rèn)為，像加蓬這樣的天然核反應(yīng)堆在火星上可能根本就不存在。他們表示，雖然在非洲發(fā)現(xiàn)了真實(shí)存在的天然核反應(yīng)堆，但這種反應(yīng)堆是非常罕見的，也正因?yàn)樗绱讼∮校藗儾艑?duì)它如此感興趣。他們認(rèn)為，在太陽系的其它星球上幾乎不可能存在任何天然的核反應(yīng)堆，而且，這種天然核反應(yīng)堆在地球上可能也只是發(fā)生了這一次！