Нефть и газ могут образовываться без участия органического материала

Нефть может появляться исключительно в ходе биологического процесса? (фото Rebecca Hale)

В качестве исходного материала для своих опытов физики использовали метан (CH₄), который может быть синтезирован из природных минералов и воды.

Все школьники знают, что нефть и газ, обогревающие наши дома и двигающие наши машины, появились из организмов, которые давным-давно умерли, затем попали в толщу земной коры, где спрессовались, нагрелись и превратились в различные углеводородные соединения.

Нефть и газ добываются с глубин около 5-8 километров, но могут ли они образовываться ещё глубже? Например, в 65-150 километрах от поверхности Земли (в верхней мантии), там, где органического вещества нет и в помине не было. Учёные спорят об этом давно, да только никто не может предоставить убедительные доказательства своей правоты.

Теперь вопрос можно считать решённым. В геофизической лаборатории института Карнеги (Geophysical Laboratory of the Carnegie Institution) недавно было показано, что процесс появления на свет этана и других более сложных углеводородов может происходить без использования органических материалов.

Учёные поместили "искусственный" метан (простейший компонент природного газа) между двумя алмазами и нагрели его при помощи лазера. Тем самым физики воссоздали условия, которые имеют место в земной мантии (давление около 20 тысяч атмосфер, температура 705 – 1300 °С). Времени для осуществления синтеза учёным потребовалось, конечно же, куда меньше, чем природе.

В результате метан превратился в смесь углеводородов, по составу очень похожую на природный газ. На выходе учёные зарегистрировали этан, пропан, бутан, молекулярный водород и графит (все эти вещества относятся к ископаемым видам органического топлива, да только органического, как и ископаемого в них ничего не было).

Сквозь глубинные разломы "неорганические" нефть и газ могут подходить к поверхности Земли, об этом рассуждали ещё в 50-х годах прошлого века. На врезке показан процесс диссоциации метана (иллюстрация А. Колесников и В. Кучеров)

Любопытно, что этан, помещённый в те же начальные условия, снова дал метан. Обратимость реакции означает, что получение насыщенных углеводородов может контролироваться в коре термодинамически.

"Нас заинтриговали предыдущие эксперименты и теоретические предсказания, которые свидетельствовали о том, что неорганический синтез тяжёлых углеводородов возможен. Никому ранее не удавалось определить, что же за молекулы получаются на выходе. Но мы улучшили экспериментальную установку и смогли воздействовать на бóльшие объёмы веществ более равномерно. Отсюда и результат", — рассказывает в пресс-релизе института Карнеги Александр Гончаров.

В своей статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, авторы работы отмечают, что полученные продукты не изменялись в течение многих часов, однако через несколько дней определить "химические подписи" веществ стало гораздо сложнее.

Эксперты и экономисты не спешат слишком уж радоваться открытию. Они считают, что даже если такие "неорганические" месторождения и существуют, то найти и разработать их будет крайне тяжело, да к тому же невыгодно. Кроме того, их доля на фоне "органических" нефти и газа, скорее всего, будет ничтожно мала.

Узнайте также о том, как нефть могла сгубить динозавров.

Оригинал статьи находится на сайте Мембрана