地底下有2300億噸石油,還有1.5億億噸碳,真是生物變的…


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地底下有2300億噸石油,還有1.5億億噸碳,真是生物變的?

  • 有人不認可“化石能源”這個提法

我們的地球是一顆碳星球,因為有太多碳。環顧一下你的周圍,你的家具用品、吃的穿的用的、你讀的書本、甚至包括咱們自己,沒有哪一樣裡邊沒有碳元素。我們吸進去氧氣,呼出來二氧化碳,空氣中二氧化碳太多導致氣候變暖,這讓科學家們頭疼。所以我們要種樹,樹可以吸收空氣中的碳把它固定到地面。如果哪一天樹變成了煤,煤可以燒,這就是我們常說的化石能源。

煤燃燒釋放熱能和二氧化碳

地球上的碳一直在不停地循環,從土壤到空氣,再從空氣回到土壤。我們人類的生存和發展正在打破這種平衡,因為我們把地底下的石油和天然氣抽出來、把煤炭挖出來燒,幾千萬年甚至幾億年前被封存在地底的碳變成二氧化碳回到大氣中。

有些朋友對“化石能源”這種提法總是心存懷疑,全球石油產量每年40多億噸,年年都說石油會耗盡,但地底下的石油儲量卻似乎並不見少,現在已經探明的石油達到了2300億噸。科學家們還說在我們的地底下總共封存了1.5億億噸碳,如果說這些都是化石能源,是由細菌和動植物的屍骸堆出來的,細菌怎麼變成石頭和油?它們不會腐爛或被吃掉嗎?古時候哪來那麼多細菌呀?

美國中部井架林立的頁岩油田

  • 地球大氣曾經充滿二氧化碳

碳並不是在地球上產生的,它來自古老恆星,是核聚變的產物,也是恆星毀滅的象徵。未來當我們的太陽燒光它內核裡的氫,內部的能量無法抵抗外殼壓力時,它外面的物質會向內劇烈坍塌,造成強烈爆炸,這就是氦閃。經歷幾次氦閃之後,太陽正式走向死亡。

在氦閃的過程中,太陽內部物質會經歷一種“三重α過程”,在這個過程中氦會聚變成碳,這正是宇宙中碳的起源,地球上所有的碳也是來自於太陽誕生之前的一次劇烈爆炸的殘骸。

“三重α過程”產生碳

但在地球誕生之初,碳以原子的形式存在地下,大氣中既沒有碳也沒有氮氣更沒有氧氣,原始地球的空氣裡含量最多的是氫氣和甲烷,這是太陽系星雲中普遍存在的兩種氣體。

隨著放射性物質不斷衰變發熱,地球變得滾燙,岩石熔融,大部分鐵和重元素下沉到地心,而碳被氧化成二氧化碳,與水和氮氣一起隨火山噴發出來。水聚為湖泊和海洋,大氣中充斥著幾億億噸碳,氧氣幾乎為零,這時候的地球不適合今天生物的生存。

二氧化碳和水從地下噴出形成大氣和海洋

  • 生命的出現改變了地球的面貌

在大約40億年前,在地球表面的海洋與湖泊中誕生了最早的單細胞生命,這些原核生物不需要氧氣就能生存。到了大約35億年前,地球上出現了一種更高等級的單細胞生物——藍藻細菌,這種細菌吸入二氧化碳,再通過光合作用釋放出氧氣,氧氣釋放到水里後與游離的金屬(主要是鐵)離子產生氧化物,今天絕大多數的鐵礦就是那個時候產生的。

細菌和藻類製造氧氣固定了碳產生氧氣改變了地球

當水里的金屬離子差不多耗盡,氧氣就從水里釋放到空氣中,大氣中的二氧化碳和甲烷越來越少,氧氣越來越多。水里大量的厭氧細菌都被氧氣給毒死了,這就是地球歷史上的第一次“大氧化事件”,又被稱作“氧氣大屠殺”。三十多億年間海洋和湖泊裡的細菌去哪了?它們死後都沉到了水底。由於水中氧氣含量極低,它們不會腐爛,也沒有別的生物吃掉它們,這些細菌和藻類攜帶著億億噸計的碳一點點沉積、被沙土和礦物質掩埋起來。

細菌和藻類清除了空氣中的二氧化碳、製造出了氧氣、淨化了海洋與湖泊的水質,也為更高級生命的出現和演化創造了條件。

寒武紀海洋生物大爆發

  • 沉積和板塊運動製造石油

由於大量泥沙傾瀉,水底沉積的物質被越埋越深,在億萬年的時間裡會深達數百甚至幾千米。地球的中心是一顆炙熱的大鐵核,它的溫度高達5000℃。地心強大的熱力使地幔物質翻滾對流,地幔又推著地球表面的地殼來回移動。一部分地殼被擠壓到另一塊地殼的下面,在高溫高壓下,沉積的細菌殘骸發生了變性。

地質學家們對一種名為“乾酪根”的沉積岩十分感興趣,乾酪根是一種黑色或棕色的石頭,又被稱為油母質。顧名思義,這是一種可以產生石油的石頭,它實際上就是古代生物殘骸在地底高溫高壓下經億萬年變性的產物。

沉積岩中的干酪根上有古代水藻痕跡

科學家在形成時間比較短的油母質中發現了大量的動植物化石,它們主要是遠古時期的水草和魚類的殘骸。而更早期的油母質中卻什麼也找不到,因為細菌太小,它們的個頭普遍在1微米以下,在億萬年的高溫高壓下,醣類、脂肪酸和氨基酸被分解清除,細菌化為烏有,僅剩下高分子的含碳有機混合物存留在岩石縫隙中。如果地下的溫度合適,一部分油母質會分解,釋放石油或者天然氣。

石油層的形成

煤炭也是一種干酪根,從本質上講它與幾十億年前沉積在水底的小生物是一樣的。地球上有些森林持續存在了幾千萬年,有一部分樹木倒下後並不會完全腐爛,它們一層一層地堆積,新的樹木在上面生長,倒伏的樹木逐漸碳化成泥。隨著歲月變遷,森林被埋藏在地下,慢慢變成乾酪根,也就是我們常說的煤礦。

龐大的古森林造就了龐大的煤礦

  • 結論:

許多人糾結於地層下石油與碳儲存的龐大數字,覺得這些不可思議的結果不可能是生物創造的,那是他們無法想像我們的地球之大、生物總量之龐大、歷史之漫長。打個現實的比方,我們大氣層裡目前二氧化碳的濃度大約為622ppm,也就是萬分之六多一點,這是個極低的比例。然而考慮到大氣層的總質量為5.15×10??千克,這意味著大氣中二氧化碳總質量約為32033億噸,其中元素碳的質量達到8736億噸!由此可見,微生物和動植物用幾十億年的時間將1.5億億噸碳固定在地下,這是一點也不奇怪的事情。