Газ никогда не кончится

Газ никогда не кончится

На дне Атлантики найден неисчерпаемый источник природного газа. Учёные доказали, что углеводороды здесь синтезируются без участия живых организмов

На дне Атлантики найден неисчерпаемый источник природного газа. Учёные доказали, что углеводороды здесь синтезируются без участия живых организмов в огромных количествах. Несмотря на неисчерпаемость, к интересующим нас газу и нефти такие источники вряд ли имеют отношение. Но они могут иметь отношение к появлению самой жизни.

Учёные нашли на дне Атлантического океана естественный источник природного газа и других углеводородов, который производит их куда более активно, чем все известные до сих пор геологические структуры. Образование углеводородов – важный этап в возникновении жизни, и некоторые авторы открытия уверены, что именно подобные источники могли когда-то очень давно стать местом появления первых молекул жизни.


Углеводородов на дне океана великое множество, однако возникают они обычно при разложении живых существ, как догадался ещё Михаил Васильевич Ломоносов. В течение сотен миллионов лет водоросли и зоопланктон оседали на дно и смешивались с илом. Медленное разложение давало химическим реакциям энергию, а высокое давление и низкое содержание кислорода создавали идеальные условия для постепенного превращения сложных белков в простые соединения углерода и водорода с небольшими примесями прочих элементов, по большей части связанных в другие соединения. Именно таким образом, по мнению большинства учёных, появились нефть и газ.


Существует и другая теория их появления, считающая углеводороды естественным продуктом химических реакций в земной коре или мантии, в которых жизнь не участвует. Развитие таких взглядов во многом связано с именем другого великого русского учёного – Дмитрия Ивановича Менделеева, который, впрочем, никогда не утверждал эту гипотезу как единственно возможную. Ныне такой взгляд на происхождение углеводородов – за исключением разве что метана – считается в некоторой степени маргинальным, и, как и положено маргинальной теории, она сильно разнится от версии к версии, однако и у её сторонников есть немало косвенных аргументов в пользу своей точки зрения.


Нет сомнений, что на щит они попытаются поднять и результаты работы американских и швейцарских геохимиков, опубликованные в последнем номере Science.


Группе под руководством Гиоры Прокуровски и Деборы Келли из Океанографического института в Вудс-Хоуле и Университета Вашингтона удалось найти первые неопровержимые доказательства абиогенного синтеза простых углеводородов на дне океана. Хотя что-то подобное учёные видели и раньше, у скептиков каждый раз находился повод усомниться в том, что найденные газы – не результат разложения вездесущих морских организмов. На этот раз всё гораздо сложнее. К тому же источник, найденный американскими учёными, гораздо изобильнее всех известных до сих пор.


Этот источник – подводные гидротермальные поля Лост-Сити (Потерянный Город), расположенные на дне Атлантического океана, ровно посредине между Африкой и Северной Америкой. Собственно, говорить о дне здесь, может быть, и не вполне уместно, ведь Лост-Сити находится всего в 800 метрах ниже уровня океана, на самой вершине подводного горного массива Атлантис Срединно-Атлантического хребта.


Открыты Лост-Сити были уже в 2000 году и получили своё имя по ассоциации с названием горного массива, происходящего, в свою очередь, от имени исследовательского судна Atlantis, его обнаружившего. Atlantis переводится с английского как «Атлантида», и как же, если не Потерянным Городом, было назвать систему из нескольких десятков огромных колонн из светлого известняка высотой до 60 метров и великое множество более мелких пирамидок, подчас весьма причудливой формы.

По мнению учёных, именно здесь и синтезируются углеводороды. Своему образованию эти пирамиды обязаны самим гидротермальным полям. По современным представлениям, Срединно-Атлантический хребет образован породами мантии Земли, просачивающимися между раздвигающимися в разные стороны Африканской, Северо- и Южноамериканской литосферными плитами. В этой горячей породе содержится минерал оливин, богатый железом и магнием, который при взаимодействии с морской водой превращается в серпентин и магнетит, нагревает воду и, что самое главное, высвобождает водород.


Далее горячая вода с растворёнными в ней минералами поднимается вверх и, охлаждаясь, осаждает их в виде Потерянного Города, а водород вступает в воде в реакцию с углекислым газом, медленно сочащимся из мантии. Часть его соединяется с атомами кислорода, порождая особую, «мантийную» воду, а часть – с углеродом, образуя такие дорогие в наше время углеводороды.


Именно то обстоятельство, что этот углерод никогда не видел дневного света, и позволило удостовериться, что жизнь к появлению углеводородов, собранных в окрестностях Лост-Сити, не причастна.

Он никогда не входил в состав живых существ, объединённых в грандиознейшую пищевую цепь планеты и перемешивающих в своих белках все изотопы углерода. Из-за этого изотопный состав простейших углеводородов, образованных здесь, меняется совсем не так, как у их биогенных аналогов.

В «живом» природном газе тяжёлого изотопа углерода – углерода-13 – меньше всего в метане. Средний атомный вес атомов углерода, входящих в состав этана, чуть больше, а пропана и бутана – ещё больше, поскольку на них приходится ещё большая доля тяжелого изотопа. И хотя доля тяжёлого углерода меньше 1%, зависимость среднего атомного веса углерода от сложности молекулы легко подтверждается измерениями.

В то же время в углеводородах с вершины массива Атлантис наблюдается прямо противоположная тенденция: больше всего тяжёлого углерода именно в простейшем метане, а в этане и пропане оказывается больше углерода лёгкого. Ранее было экспериментально показано, что такое поведение – характерный знак углеводородов, синтезируемых от простого к сложному при взаимодействии углекислого газа и водорода в водной среде.

Кстати, это результат означает, что к тем нефти и газу, выкачиванием которых из недр Земли сейчас активно занимается человечество, образования, подобные Лост-Сити, могут иметь не более чем косвенное отношение. В настоящем природном газе наблюдается именно тренд, характерный для процессов разложения живых существ.

Так что надеяться на то, что гидротермальные источники восполнят наши истощающиеся запасы нефти и газа, не приходится.

Объёмы производства природного газа этим способом трудно оценить, поскольку учёным пока известен лишь один такой источник, но они вряд ли удовлетворят человечество.


На абиогенное происхождение указывает и относительное содержание CO2 и гелия. Это значение очень стабильно, однако в случае с Лост-Сити гелия оказалось подозрительно много. По мнению авторов статьи, речь идёт скорее об обратном – вокруг слишком мало углекислого газа, который был частично переработан в углеводороды. Если сложить концентрации углерода из углеводородов и CO2, баланс примерно сходится.


А теперь насчёт косвенного отношения гидротермальных источников к образованию нефти и газа. Прокуровски считает, что такие источники могли послужить местом синтеза простейших углеводородов, из которых позднее развилась жизнь. Вся она основана на белках и их строительных блоках – аминокислотах, которые, в свою очередь, представляют собой углеводороды с небольшими добавками азота, серы и прочих элементов. Не исключено, считает американский учёный, что именно здесь появились первые соединения CnHm, которые позднее вошли в состав молекулярных кирпичиков жизни.

Прежде ведущим кандидатом на роль подводных источников таких молекул считались так называемые чёрные курильщики. Эти образования, похожие на Лост-Сити, черпают энергию и строительный материал из горных пород других типов, поэтому и температура воды в их окрестностях существенно выше (около 360 градусов по Цельсию вместо +90 на вершинах Атлантиса), и химический состав поднимающихся из них газов другой. Тем не менее, говорят Прокуровски и ее соавтор Дебора Келли, более скромный на вид Лост-Сити производит углеводороды гораздо эффективнее, и, хотя ни один другой подобный объект пока не был найден, их в океане должно быть великое множество.


Впрочем, сам Потерянный Город на вершине Атлантиды никак не может быть тем «пупом Земли», из которого вышло всё живое: самому Атлантическому океану всего около 200 миллионов лет, а жизнь на Земле в десяток-другой раз старше.


Кроме того, и насчёт подводного происхождения углеводородов у многих учёных есть большие сомнения. Например, присутствие большого числа углеводородов на других телах Солнечной системы, на которых точно не могут присутствовать океаны, подобные земным, говорит о наличии эффективного механизма их синтеза каким-то иным путём. А органические молекулы – от двухатомных соединений углерода с кислородом и азотом до спиртов и метанимина, из которого легко сделать аминокислоту глицин, – в большом количестве имеются не только в пространстве между звёздами нашей галактики, но и были замечены на расстоянии в четверть миллиарда световых лет от нас.

http://www.gazeta.ru/


4 февраля 2008, в 11:12
Другие статьи по темам

Главные тульские новости за день от Myslo.ru

Мы будем присылать вам на почту самые просматриваемые новости за день