Самый жаркий спор ученых об энергетике: как образовалась нефть

Как образовалась нефть? Ученые до сих пор не пришли к единому мнению, но из нескольких гипотез особенно выделяются две. Согласно первой (органической, или биогенной), нефть «сварилась» в земных недрах из останков древних животных и растений. Сторонники неорганической (абиогенной, или минеральной) теории верят, что углеводороды образовались из углекислого газа и воды. Подслушаем жаркий спор ученых и оценим аргументы обеих сторон, чтобы сделать собственные выводы.

О чем говорят на «биогенной стороне»

Согласно органической гипотезе, нефть образовалась из погибших организмов и растений, которые в течение миллионов лет осаждались на дне морей, опускались под землю и покрывались слоями новых осадочных пород. В недрах органику перерабатывали микроорганизмы. Затем перегнившее вещество постепенно опускалось на большу́ю глубину, где при высокой температуре и давлении формировались богатые органическим веществом нефтематеринские породы.

Бывшая органика превращалась в ценнейший ресурс на планете на глубине 1,5–6 километров и при температуре от 70 до 190 градусов, — этот интервал глубин (и, соответственно, давлений) и температур называется нефтяным окном. В его верхней части температура недостаточно высока: там образовывалась «тяжелая» нефть — вязкая, густая, с больши́м количеством смолы и асфальтенов. В нижней части нефтяного окна пласты, наоборот, настолько «горячие», что молекулы органического вещества дробились на самые простые углеводороды, образуя природный газ. Затем углеводороды «мигрировали» из нефтематеринского пласта в выше- или нижележащие породы.

Приверженцы биогенной гипотезы рассчитали, что природный процесс образования нефти из органических останков занимает в среднем от 10 до 60 миллионов лет, но если для органических веществ искусственно создать условия нефтяного окна, то они превратятся в аналог жидких углеводородов в течение часа.

В пользу органического происхождения нефти есть и другие аргументы. Большинство промышленных скоплений нефти связаны с осадочными породами. Живая материя и нефть сходны по элементному и изотопному составу: в большинстве нефтяных месторождений обнаруживаются биомаркеры, например пигменты хлорофилла — вещества из листьев живого растения.

Минеральная гипотеза

Сторонники неорганической, или минеральной, гипотезы уверены, что углеводороды образуются из содержащихся в мантии Земли воды и углекислого газа. По этой версии, на гигантской глубине 100–200 километров вода и газ встречаются с закисными соединениями железа и под действием высокого давления в недрах планеты превращаются в цепочки углеводородов.

Среди аргументов в пользу минеральной гипотезы — подозрительная связь многих (но не всех) месторождений с зонами разломов земной коры. Через них нефть могла подняться с больши́х глубин ближе к поверхности планеты. Кроме того, углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов.

Небольшое число месторождений окружены не осадочными породами, а магматическими и метаморфическими. Магматические породы образуются из остывшей на поверхности или в недрах земли магмы, метафорические — из осадочных и магматических пород, меняющихся при разных давлениях и температурах на глубине. Впрочем, нефть могла оказаться в этих породах и в результате миграции.

Наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории — внеземные углеводороды. Их обнаружили в метеоритах, хвостах комет, атмосфере других планет и рассеянном космическом веществе. Метан нашли на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, обнаружены целые реки и озера, состоящие из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. Если на других планетах Солнечной системы эти вещества могут образовываться без участия биологических объектов, почему это невозможно на Земле?

Сторонники органической гипотезы не отрицают, что простые углеводороды, например метан, могут иметь и неорганическое происхождение. Опыты показали, что получаемые из неживой материи углеводороды могут содержать не более пяти атомов углерода, а нефть — это смесь более тяжелых соединений. Этому противоречию объяснений пока не нашли.