Профессор Бранденбург считает, что некогда в недрах Марса также присутствовали подземная вода и запасы урана. В его модели около миллиарда лет на километровой глубине под марсианским Ацидалийским морем существовало обширное рудное тело из сходящихся жил урана-235, тория и калия. Просочившиеся подземные воды запустили ядерную реакцию, для чего концентрация урана должна была быть в пределах трех процентов.

Спустя несколько сотен миллионов лет Ацидалийский реактор начал вырабатывать ядерное топливо в форме урана-233 и плутония-239 быстрее, чем сжигать его. Сильный поток нейтронов также привел к образованию большого количества радиоактивных изотопов калия. В какой-то момент реактор перешел в критический режим – вода выкипела, что привело к росту потока нейтронов и запуску самопроизвольной цепной реакции с участием урана-233 и плутония-239.

Из-за больших размеров самого рудного тела и его положения на километровой глубине реакция продолжалась без взрывного разрушения до достаточно высоких степеней выгорания: «Высвобождение энергии было катастрофическим и привело к выбросу облака пыли и пепла, как от мощного удара астероида. Это привело к выпадению радиоактивной пыли и обломков на значительной части поверхности планеты, и этот слой был обогащен ураном и торием. Из-за взрыва сформировалась впадина шириной примерно 400 километров в районе Ацидалийского моря».

Согласно расчетам Бранденбурга энергия взрыва была эквивалентна энергии от падения 30-километрового астероида. Однако, в отличие от астероидного удара, очаг взрыва был ближе к поверхности, и впадина, образованная им, была значительно меньше по глубине, чем ударные кратеры.

Регион с повышенной концентрацией тория находится на северо-западе Ацидалийского моря в широкой и мелкой впадине. Содержание следов тория и радиоактивных изотопов калия указывает, что ядерная катастрофа произошла несколько сотен миллионов лет назад, в середине или конце Амазонийской эпохи. На эту катастрофу указывает также присутствие возникающих в результате ядерных реакций газов – аргона-40 и ксенона-129 – в атмосфере планеты.