Нефти хватит на всех: Восстановление запасов
Самой общепринятой на сегодня теорией происхождения ископаемого топлива — нефти и газа — биогенная. Согласно ей, оно образовалось из останков некогда живых организмов в недрах Земли, под воздействием высокого давления и температур. Но имеется и альтернативная точка зрения, которую разделяет немало специалистов. Абиогенная теория постулирует, что углеводороды образуются глубоко под землей в результате чисто химического процесса, из неорганических соединений.
Важность вопроса о том, кто из ученых прав, трудно переоценить: одно из следствий биогенной теории состоит в том, что мы исчерпываем запасы топлива куда быстрее, чем они в принципе способны восполняться. Абиогенная теория куда более оптимистична. Согласно ей, если пробуриться достаточно глубоко, нам могут открыться такие запасы, по сравнению с которыми все существующее — капля в море.
Впрочем, подробно эти вопросы мы уже разбирали в статье «Нефть — живая и мертвая», теперь же хотим рассказать об исследовании, которое служит новым доводом в пользу сторонников абиогенной теории. Работа, проведенная совместно американскими, российскими и шведскими учеными, показала, что этан
и более тяжелые углеводороды действительно могут синтезироваться из неорганических соединений в тех условиях, которые существуют в верхней мантии Земли.
Этан (С2Н6) является насыщенным углеводородом, как, скажем, и метан (СН4), основной компонент природного газа. Напомним школьный курс химии: в насыщенных углеводородах атомы углерода соединены между собой одинарными связями, а все свободные связи занимают атомы водорода. Именно они являются основным компонентом ископаемого топлива.
В своих экспериментах ученые использовали внешний источник тепла (лазерный луч) и подложку из прочного алмаза. Это позволило поместить молекулы метана в крайне непростые условия: давление, превышающее атмосферное в 20 тыс. раз, и температуру от 700 до 1500 градусов Цельсия. Именно эти цифры соответствуют условиям, существующим в недрах Земли, на глубинах от 65 до 150 км.
Ученые показали, что при таких условиях молекулы метана реагировали друг с другом, образуя целый спектр насыщенных углеводородов, включая этан, пропан, бутан, а также чистый молекулярный водород и углерод в форме графита. Показано также, что если подвергнуть этан такому же воздействию, то он способен снова превратиться в метан. Конечно, в лаборатории для стимулирования реакции был использован катализатор, но и в глубине земной мантии вполне может действовать тот или иной каталитический механизм.
Все эти трансформации показывают, что углеводороды действительно способны формироваться в глубинах земных недр. А обратимость реакции говорит о том, что ход реакции синтеза определяется термодинамическим равновесием и не требует соединений органического происхождения.
Один из соавторов работы Александр Гончаров говорит: «Нас весьма заинтриговали предыдущие исследования и теоретические работы в этой области. В экспериментах, проведенных несколькими годами ранее, метан тоже подвергался воздействию высокого давления и температуры, в результате чего шел синтез более тяжелых углеводородов. Однако тогда не удалось достичь достаточной уверенности в результате и идентифицировать все продукты реакции. Нам же удалось решить эту проблему, используя лазер, который позволил однородно подогревать достаточно большие объемы вещества. Вдобавок, мы показали, что из этана снова может появляться метан».
Еще один из авторов, профессор Кучеров, поясняет: «Идея о том, что углеводороды формируются в земной мантии и затем перемещаются в резервуары ближе к поверхности, существует в России и на Украине многие годы. Впрочем, процесс образования стабильных веществ, показанный в наших экспериментах, нуждается в дальнейшем изучении. Также необходимо изучить процесс миграции продуктов к поверхности — особенно то, каким образом они сохраняются от окисления в результате реакции с углекислым газом». Словом, чтобы окончательно подтвердить (или опровергнуть) одну из альтернативных теорий образования ископаемого топлива, требуется еще очень и очень много работы.
По публикации Science Daily