|
Схема формирования углеводородов в верхних слоях мантии. Иллюстрация авторов исследования |
Компоненты нефти могли образоваться не из останков отмерших растений и микроорганзимов, а из углерода и водорода, образующих метан и большое количество различных более тяжелых углеводородов в условиях высоких температур и давлений в верхних слоях мантии в недрах Земли, считают авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Geoscience.
Группа ученых под руководством Александра Гончарова (Alexander Goncharov) из Геофизической лаборатории Вашингтонского института Карнеги провела уникальный эксперимент с использованием алмазных наковален, выдерживающих огромные давления. Поместив внутрь рабочей области наковальни метан — простейший углеводород и основной компонент природного газа — ученые создали в ней давление в 20 тысяч атмосфер и нагрели содержимое до температур в диапазоне от 700 до 1500 градусов Цельсия. Как полагают геофизики — эти условия соответствуют верхним слоям мантии вблизи нижней границы земной коры.
Изучив спектральный состав углеводородов после нагрева ученые обнаружили, что в рабочей области наковальни образовались более тяжелые углеводороды — этан, пропан и бутан, а так же водород и углерод. Если же аналогичный эксперимент провести с более тяжелым углеводородом — этаном, в результате воздействия высоких температур и давлений образуется метан.
Такая обратимость реакций — образование при высоких давлениях и температурах этана из метана и наоборот — говорит о том, что процессы взаимных превращений углеводородов, и образование водорода с углеродом не требует наличия исходных веществ в органической форме, а значит тяжелые углеводороды в составе нефти могли образоваться не из сложных органических молекул животного или растительного происхождения, а напрямую из метана. Опыт же других научных групп говорит о том, что и метан в свою очередь в этих условиях может образоваться напрямую из углерода и водорода.
«Поводом для нашей работы стали теоретические и экспериментальные работы прошлых лет, посвященные абиогенному происхождению углеводородов нефти и газа. Существенно продвинуться вперед нам позволила наша новая установка, в которой мы можем идентифицировать исходные вещества и продукты реакций, находящиеся под огромным давлением», — сказал Гончаров пресс-службе института.
«Догадки о том, что углеводороды могут генерироваться в мантии Земли и затем, „ просачиваясь“ в верхние слои земной коры, питать подземные газовые и нефтяные резервуары, были высказаны учеными из России и Украины много лет назад. Наша работа показывает, что эти догадки действительно правомерны и нуждаются в дальнейших теоретических и экспериментальных проверках», — добавил Владимир Кучеров (Vladimir Kutcherov), соавтор публикации, профессор Московской государственной академии тонкой химической технологии.
Ученые полагают, что породы мантии могут выступать в этих реакциях в качестве катализаторов, облегчая и ускоряя процессы взаимных превращений углеводородов. По мнению авторов статьи теперь необходимо провести серию аналогичных экспериментов для более тяжелых углеводородов, а так же изучить экспериментально возможность их миграции в верхние слои земной коры.
