Вахта на месторождении самого потребляемого в мире энергоресурса — нефти — длится до двух месяцев: без выходных и отгулов. Представьте, сколько лет заняла бы разведка и добыча нефти на Марсе, спутнике Сатурна Титане и в других перспективных местах за пределами нашей планеты. Но могут ли привычные нам углеводороды возникнуть без участия живых организмов, в том числе в космосе? «Энергия+» решила расследовать это сложное и весьма запутанное дело.
Согласно биогенной теории, которую предложил еще Михаил Ломоносов и поддерживает большинство современных ученых, нефть образовалась из остатков микроорганизмов — планктона, жившего миллионы лет назад. Со временем органические останки опускались на дно древних морей и покрывались илом. Там их поджидал еще один «ингредиент» нефтяного «бульона» — анаэробные бактерии (те самые, что не нуждаются в кислороде), они и перерабатывали органику, превращая ее в углеводороды.
Уплотнившись, слои органики все больше «тонули» в земной коре — давление горных пород на них нарастало, как и температура (чем глубже, тем она выше). Сначала углеводороды собирались в маслянистые капли, а со временем превращались в месторождения. Весь процесс занял десятки и даже сотни миллионов лет. Но не все так просто: до сих пор остается загадкой, какие именно химические реакции в остатках древнего планктона привели к образованию нефти.
Я сторонник органической теории происхождения нефти, так как она была подтверждена экспериментами и объясняет основные особенности распространения и состава нефти.
В 2021 году в деле о происхождении нефти произошел резкий поворот. В Чукотском море нашли первый живой организм, способный «готовить» нефть. Это штамм планктонной водоросли Dicrateria rotundа — она производит углеводороды из воды и углекислого газа, а затем использует их в качестве плавательного пузыря внутри своих клеток. Водоросль использует нефть, чтобы удерживаться на плаву, ведь ее плотность меньше плотности воды.
Здесь расследование уводит нас в архив, где мы берем с хлипкой полки внушительную папку с именем Дмитрия Менделеева, который первым предложил миру абиогенную теорию, получившую название «карбидной гипотезы». Согласно ей, по трещинам в земной коре вода с поверхности проникает в глубинные недра, где вступает в реакцию с карбидами металлов и, взаимодействуя с углеродом, образует предельные и непредельные углеводороды. Эти углеводороды по таким же трещинам поднимаются в осадочную толщу и скапливаются в виде нефтяных залежей.
Всегда ли нужен «железный посредник», или углеводороды могут просто слепиться из составляющих их химических элементов? Оказалось, что да. Нужно лишь правильное место. На больших глубинах при давлении от 14,8 до 79 тысяч атмосфер и температуре — 400–1500 градусов Цельсия неорганические водород и углерод могут образовать молекулы углеводородов.
Анализ инфракрасного спектра туманности Ориона показал, что рождающиеся в ней и подобных системах звезды способны производить и выбрасывать в космос сложные соединения, которые напоминают те, что можно найти в нефти. Они попадают в звездную пыль, а оттуда — на планеты, спутники, кометы и метеориты. Содержащая углеводороды пыль найдена на Титане — самом крупном спутнике Сатурна.
Два года назад наблюдения астрономов воспроизвели на Земле. Смесь воды, угарного газа и аммиака облучили ультрафиолетом, а затем нагрели до температуры 400 градусов Цельсия в ячейке с алмазной наковальней, имитирующей экстремальное давление. В результате был получен аналог органического вещества, содержащегося в межзвездных молекулярных облаках. Анализ образцов удивил, — в нем нашли воду и компоненты нефти. Поэтому не исключено, что миллиарды лет назад такие углеводороды могли попасть на Землю так же, как и вода, — во время метеоритных бомбардировок.
Расследование заводит нас в лаборатории, где ученые подсчитали количество алифатических, или «жирных», углеводородов в нашей галактике. Оказалось — их 10 миллиардов триллионов триллионов тонн. Столько же весит пять миллионов солнц! Теоретически такой ресурс можно добывать и использовать в энергетике. В лабораториях давно научились производить продукты традиционной нефтепереработки из синтетических углеводородов. Правда, транспортировка сырья из внеземных месторождений и производство из него привычных продуктов будет стоить космических денег.
Углеводороды из межзвездных облаков — перспективное сырье, но не для получения востребованного на Земле топлива, а для синтеза химических продуктов, которые в далеком будущем будут нужны в космосе: от новых строительных материалов до белков.
«Технологии получения подобных продуктов из углеводородов разрабатываются в лабораториях «Газпром нефти», где мы изучаем новые способы получения нетопливных продуктов — пластиков, кормовых белков, спиртов и кислот, — рассказал эксперт. — В будущем, если удастся организовать переработку космических углеводородов за пределами Земли, эти технологии могут упростить жизнь космонавтам и колонистам других планет».