Et nyt twist på uranernes oprindelseshistorie, af CSU-forskere

Uran, det radioaktive grundstof, der brænder atomkraftværker og forekommer naturligt i jordskorpen, er typisk udvundet fra store sandstensforekomster dybt under jorden. Uran i disse aflejringer, som kaldes rullefronter, har længe været antaget at dannes over millioner af år via kemiske reaktioner af svovl og andre ikke-biologiske forbindelser.

Denne bredt accepterede lærebog geologi bliver udfordret af Colorado State University biogeokemikere i en ny undersøgelse offentliggjort 1. juni i Naturkommunikation . Thomas Borch, professor i jord- og afgrødevidenskab med fælles ansættelser i kemi og civil- og miljøteknik, og Amrita Bhattacharyya, en tidligere postdoc i Borchs laboratorium, tilbyde beviser for en ny oprindelseshistorie for uran fanget under jorden i rullefronter. Bhattacharyya er avisens første forfatter, og er nu forsker ved Lawrence Berkeley National Laboratory.

"Du ved, at du måske har en stor historie, når du opdager noget, der vil resultere i, at folk bliver nødt til at omskrive lærebøger, Borch sagde. "Vores resultater kan introducere et paradigmeskifte i den måde, vi tænker på malmgenese og minedrift - fra implikationer for menneskers sundhed, til restaureringspraksis, til, hvordan mineselskaber beregner, hvor meget de kan tjene på et givet websted."

Konventionel visdom har fortalt os, at uran i malmforekomster for det meste findes i form af uraninit, et krystallinsk mineral. I de seneste år, Forskere havde afsløret nye beviser for, at bakterier - levende mikroorganismer - kunne generere en anden slags reduceret uran, som er ikke-krystallinsk og har meget forskellige fysiske og kemiske egenskaber. Borch, arbejder på et ikke-relateret eksperiment, der studerer sammensætningen af ​​uran på mine- og ikkeminerede steder i Wyoming, formodede, at denne biogene (af biologisk oprindelse), ikke-krystallinsk uran kan forekomme naturligt i malmforekomster.

At finde ud af, Borchs team analyserede prøver fra Wyoming rullefronten, ved hjælp af nye teknikker, herunder synkrotronstrålingsbaseret spektroskopi og isotopfingeraftryk. De fandt ud af, at op til 89 procent af uranet fra deres 650 fod dybe prøver slet ikke var krystallinsk uraninit, men hellere, et ikke-krystallinsk uran, der var bundet til organisk stof eller uorganisk carbonat. Det meste af det uran, de fandt på det ikke-minede sted, anslås at være 3 millioner år gammelt, og dannet via reduktion af mikroorganismer - mikrober, der ikke respirerer på ilt, men på uran.

For at verificere deres resultater, holdet samarbejdede med eksperter fra U.S. Geological Survey, Institut for Mineralogi ved Leibniz Universitet i Tyskland, og det schweiziske føderale teknologiske institut i Lausanne, som alle blev papirmedforfattere.

Overflod af dette biogene ikke-krystallinske uran har konsekvenser for miljøsanering af minedriftssteder, og for minedrift generelt. For eksempel, biogent ikke-krystallinsk uran er meget mere tilbøjelig til at oxidere til en vandopløselig form end dets krystallinske modstykker. Dette kan påvirke forbindelsens miljømobilitet og dens sandsynlighed for at forurene en drikkevands-akvifer, sagde Borch.

Borch siger, at de fleste stater kræver, at brugte miner genoprettes til betingelserne før minedrift. "For at komme tilbage til forholdene før minedrift, vi havde bedre forstået disse forudgående minedriftsforhold, " sagde Borch. "Basislinjen er måske ikke, hvad vi troede, den var."

Selvom der nu er stærke beviser for mikrobiel oprindelse af roll-front uran, Hvad der er mindre klart er, om de mikrober, der fremstiller uran i dag, er de samme som dem, der dannede det i jordskorpen for 3 millioner år siden. "Men vi ved gennem isotopisk fingeraftryk, at uranet dannes via mikrobiel reduktion, sagde Borch.

Borchs medforfattere inkluderer Rizlan Bernier-Latmani, en videnskabsmand i Schweiz, der udviklede de isotopiske fingeraftryksteknikker til at skelne mellem uran dannet via mikrobielle eller kemiske midler.

Borch og kolleger håber at kunne udforske oprindelsen af ​​uranforekomster på rullefronten på andre steder, for at vurdere den globale betydning af deres resultater.