En 1972, los franceses descubrieron que parte del uranio que extraían de una mina de Gabón ya había servido de combustible en un reactor nuclear, una circunstancia que tenía su complicación porque nadie lo había sacado antes de allí. La investigación había empezado con una partida destinada a la Unión Soviética que contenía menos uranio-235 del esperado. Los técnicos fueron revisando las distintas etapas del procesamiento, retrocediendo desde las instalaciones industriales hasta la mina de Oklo, y entre quienes recibieron muestras para analizarlas estaba Jean-François Dozol, que trabajaba en Cadarache. Como contaría después, una vez terminados los análisis todavía le quedaba material y decidió aprovecharlo para examinar otros elementos. Encontró que faltaba una de las variedades del samario y que el neodimio también presentaba una composición anormal, unos resultados que los especialistas en física de neutrones reconocieron como propios de un material que había experimentado una reacción en cadena. Aquellas variedades de los elementos, llamadas isótopos, permitían averiguar qué le había sucedido al mineral. Al romperse los núcleos de uranio se forman átomos de otros elementos, mientras algunos de los que ya estaban allí capturan neutrones y se transforman, de modo que las proporciones que quedan después conservan información sobre las reacciones. El déficit de uranio justificaba revisar los análisis y buscar posibles contaminaciones durante el procesamiento; las anomalías del samario y el neodimio añadían pruebas de lo ocurrido dentro del propio yacimiento. Siguiendo el recorrido de un cargamento, los franceses habían acabado investigando un episodio de hacía cerca de 2000 millones de años, cuando todavía faltaba muchísimo para que aparecieran los animales y alguno pudiera interesarse por lo que sucedía bajo sus pies.
En aquellas rocas habían existido varias zonas capaces de producir calor durante largos periodos, ayudadas por el agua que circulaba entre los minerales. El funcionamiento dependía de que una fisión provocase otras y la actividad pudiera sostenerse, algo que exige cierta colaboración de los materiales que hay alrededor. Cuando un núcleo de uranio-235 absorbe un neutrón y se rompe, libera energía junto con nuevos neutrones que pueden alcanzar otros núcleos y provocar más roturas. Sin embargo, bastantes de esos neutrones se pierden por el camino, así que el resultado depende de cuántos consiguen continuar la cadena. El agua favorecía esa continuidad gracias al hidrógeno que contiene, cuyos núcleos frenaban a los neutrones mediante sucesivos choques. El uranio-235 tiene la particularidad de que, en estas condiciones, es más probable que un neutrón lento provoque su fisión, por lo que reducir la velocidad de los recién liberados ayudaba a mantener el reactor en marcha. A esa función se la llama moderación y también la desempeña el agua en numerosos reactores industriales. En Oklo, el calor producido podía llegar a hacer hervir el agua y expulsarla en forma de vapor, con lo que el reactor iba perdiendo precisamente aquello que facilitaba su funcionamiento. Al disminuir la moderación, la reacción acababa deteniéndose y el terreno empezaba a enfriarse, hasta que la entrada de más agua permitía otro arranque. El propio calentamiento había interrumpido el proceso que lo producía, y todo quedaba pendiente de que las rocas volvieran a reunir las condiciones adecuadas. Para mantener aquella actividad había que contar con que el agua continuara encontrando por dónde entrar.
Los investigadores llegaron a calcular cuánto duraban algunas de esas interrupciones, un grado de detalle que cuesta asimilar cuando todavía estamos intentando hacernos una idea de una antigüedad que redondeamos por millones de años. En 2004, Alexander Meshik publicó, junto a Charles Hohenberg y Olga Pravdivtseva, una investigación según la cual uno de aquellos reactores había alternado periodos activos de unos 30 minutos con pausas de aproximadamente 2,5 horas. La información procedía del xenón atrapado en los minerales de una de las zonas. Las distintas variedades de ese gas se habían originado mediante procesos de desintegración cuyos ritmos se conocen, lo que permitía comparar las cantidades conservadas y reconstruir qué intervalos de actividad y reposo podían haber dado lugar a aquella mezcla. Cada transformación ocurría a su propio ritmo, y al estudiar sus resultados los científicos podían ponerle tiempos al funcionamiento intermitente que explicaba el comportamiento del agua. El cálculo correspondía a una zona concreta, dentro de un conjunto de reactores que habían consumido cantidades distintas de combustible y permanecido activos durante periodos diferentes. A esas alturas, las muestras de Oklo estaban permitiendo averiguar cómo había transcurrido media hora en un lugar del que nos separaba casi la mitad de la historia de la Tierra.
El combustible de aquellos reactores tenía una ventaja sobre el que encontramos hoy en la naturaleza, algo que conviene tener en cuenta antes de empezar a mirar con recelo las filtraciones de los yacimientos de uranio. La mayor parte del uranio natural es uranio-238, acompañado de una pequeña proporción de uranio-235 que actualmente ronda el 0,7 %. Ambos son radiactivos y se van transformando con el tiempo, aunque a velocidades muy diferentes. De una cantidad inicial de uranio-235 quedará la mitad al cabo de unos 700 millones de años, mientras que al uranio-238 le hacen falta cerca de 4500 millones para experimentar esa misma reducción. Por lo tanto, el uranio-235 ha ido perdiendo presencia en la mezcla, y cuanto más retrocedemos en el tiempo, mayor es la proporción que encontramos. Cuando funcionaban los reactores de Oklo rondaba el 3,5 %, un valor que se encuentra dentro del intervalo utilizado por muchas centrales modernas después de enriquecer industrialmente su combustible. Con el enriquecimiento aumentamos la proporción de uranio-235 hasta obtener una mezcla adecuada para nuestros reactores; en aquellas rocas había habido una proporción favorable gracias a que todavía quedaba mucho tiempo por delante para que ese isótopo se desintegrase. La comparación con un yacimiento actual exige, por tanto, descontar cerca de 2000 millones de años de transformaciones que han cambiado las características del combustible.
Paul Kuroda había tenido en cuenta esa diferencia en 1956, dieciséis años antes del descubrimiento, cuando estudió las condiciones necesarias para que una acumulación natural de uranio mantuviera una reacción en cadena. Sus cálculos mostraban que la posibilidad existía, aunque encontrar un ejemplo requería que coincidieran varias circunstancias y que sus restos hubieran sobrevivido hasta nuestros días. Incluso con una proporción favorable de uranio-235 podemos tener una roca que contenga tan poco uranio, o lo tenga tan disperso, que los neutrones se pierdan antes de provocar suficientes fisiones. A eso se suma la presencia de otros minerales capaces de absorberlos, que pueden dejar al conjunto sin los necesarios para continuar. La disposición del combustible importa tanto como sus características, y para comprender cómo se había reunido en Oklo había que seguir la historia del yacimiento bastante antes de que empezara a calentarse. El agua ya llevaba tiempo interviniendo en el asunto. El oxígeno favorecía la aparición de formas químicas del uranio que podían viajar disueltas, de manera que las aguas lo transportaban hasta encontrar condiciones diferentes, asociadas a la materia orgánica, que facilitaban su depósito. Así podía ir acumulándose en determinados lugares en vez de permanecer repartido por el terreno. Había que reconstruir ese proceso para averiguar cómo llegó a concentrarse suficiente combustible en un espacio donde los neutrones pudieran mantener la reacción. Los estudios sobre la formación y el funcionamiento de los reactores reúnen esa historia geológica con los cálculos de la física nuclear, porque la composición del uranio, por prometedora que fuese, dejaba todavía mucho que explicar sobre la manera en que aquellas rocas habían llegado a funcionar.
Después del apagado definitivo, el agua siguió circulando y las sustancias que habían quedado en el terreno continuaron expuestas a lo que sucediera allí. Algunas se desplazaron y otras permanecieron retenidas en los minerales, una diferencia que interesa bastante a quienes tenemos nuestros propios residuos radiactivos y querríamos saber qué será de ellos cuando las instalaciones donde se produjeron resulten irreconocibles. En Oklo podemos examinar materiales que han pasado muchísimo tiempo bajo tierra y estudiar qué ocurrió con los productos de la fisión, aunque la interpretación exige cierta prudencia porque las rocas también tienen su historia. Encontrar hoy un elemento en un lugar determinado obliga a averiguar cómo llegó hasta allí, pues pudo incorporarse mucho después del cierre del reactor. También hay que reconstruir los cambios en el agua o en la temperatura, capaces de modificar la capacidad de un mineral para retener una sustancia que hasta entonces había permanecido en él. La utilidad del yacimiento como referencia para el almacenamiento de residuos depende de distinguir esos recorridos y las condiciones en que ocurrieron. Dentro de una misma muestra puede haber materiales que se hayan comportado de formas muy distintas, algo que obliga a acercarse bastante más antes de sacar conclusiones sobre las virtudes del subsuelo como almacén.
En 2018, otra investigación trabajó con un fragmento de 3 × 4 milímetros, un tamaño que permite hacerse una idea del cuidado necesario para examinarlo sin perder de vista que, dentro de aquel espacio, los científicos todavía podían distinguir diferencias en el uranio consumido de un grano mineral a otro. Encontraron las huellas del cesio y el bario procedentes de la fisión en pequeños agregados que contenían rutenio. Parte de aquel cesio radiactivo se había desintegrado en bario, cuyos isótopos permitían seguir su recorrido, y los investigadores calcularon que la captura había ocurrido unos cinco años después del final de la reacción en cadena. La mayor parte de esos productos había abandonado el combustible, aunque los agregados habían retenido una fracción, de modo que interesaba averiguar qué había favorecido esa permanencia. Los autores propusieron buscar asociaciones semejantes en otras zonas y estudiar cómo influían las distintas formas del rutenio en la retención. Dozol había aprovechado unas sobras de laboratorio y, casi medio siglo después, una esquirla del yacimiento seguía proporcionando detalles que podían ayudarnos a entender el destino de los residuos de nuestros reactores. En aquellas rocas habían sucedido cosas que pudimos reconocer gracias a nuestra experiencia con la fisión nuclear, aunque su funcionamiento había dependido de unas condiciones geológicas que se dieron mucho antes de que hubiese alguien capaz de sentirse orgulloso del logro. Cuando los franceses detectaron la anomalía de 1972, llevábamos ya varias décadas construyendo reactores y disponíamos de instrumentos para averiguar qué le había sucedido al mineral. Aun así, un control de calidad de un cargamento destinado a la Unión Soviética parecía una ocasión poco propicia para descubrir que la Tierra llevaba cerca de 2000 millones de años guardando combustible de segunda mano.
