甲烷星的历史
这是好奇号火星车探测到的最大量的甲烷。按体积计算,火星空气中甲烷的含量为十亿分之654.38+265.438+0。
甲烷是由火星探测器上的可调激光光谱仪发现的。
中国和美国的火星车都曾在火星上漫游过,现场拍摄的照片证明,这个星球是荒凉的,没有传说中的生物痕迹。
然而,科学家们曾经憧憬过火星上的生命。
唯一能被探测到的,现在能和生命联系起来的,就是火星正在缓慢释放甲烷。
因为在地球上,甲烷一般是生物产生的。甲烷菌在代谢过程中能产生甲烷;一些哺乳动物,如牛,也在胃中产生甲烷。
一般认为甲烷不会自动产生,因为甲烷是还原性物质,岩石行星上自然产生的物质大多是氧化物。
植物只有通过光合作用,才能将二氧化碳和水转化为碳水化合物,才有还原性。
即使甲烷菌产生甲烷,氢原子也需要与二氧化碳反应。
大爆炸开始时只有氢和氦两种元素,其中氢的含量最多。所有比氦重的元素都是在恒星融合过程中形成的。这种核聚变的过程和难度不一样,所以宇宙中形成的各种元素的含量也不一样。
宇宙中最丰富的三种元素依次是氢、氦和氧。
所以,所以,如果没有特殊原因,岩石星球上几乎所有的东西都被氧化了。
正常情况下,自然产生的碳氢化合物只存在于巨型气态行星上,比如木星和土星,或者一些温度极低的小行星和卫星上。
所以我们一般会认为,地球上所有的可燃、还原性物质,比如煤、石油等,最初都来源于植物的光合作用。
树的尸体被埋在地下,慢慢变成了煤;微生物的尸体被埋在地下,慢慢变成石油。
所以石油和煤也被称为化石能源。
石油的生物来源有许多证据,其中之一是石油的生物标志。同时,石油和天然气(主要是甲烷)是伴生资源,甲烷是生物产生的,所以这一系列证据基本支持石油来源于生物。
但是有一个疑问,生物标志物并不是石油独有的,没有办法保证这些生物标志物在石油形成后就进入了石油。
这就好比问为什么陨石总会掉进陨石坑。只有确定了顺序,才能理解这个过程是怎么来的。
当然,也有科学家认为石油来自地幔。这种观点通常被称为石油的非生物成因理论,或石油的无机成因理论。
支持这一观点的证据包括:一些油井在枯竭后会逐渐重新产油;克拉玛依有火山岩油气资源,但根据石油的生物成因,石油必须形成于沉积岩和液态岩石中。
如果坚持认为石油是生物采油,还有一种可能:油井开采后,周围的含油层中仍会有石油,在高压下会慢慢渗透到油井中,于是干涸的油井又会出油;石油和天然气也可能在高压下沿着裂缝渗入花岗岩。
石油有机成因理论之所以现在成为主流,主要原因是它能够完整地描述石油从有机质到石油的转变过程。
石油无机成因理论的关键理论是地核必须制造一种还原性物质,这种还原性物质就是氢。
氢核是质子,地核有两种质子来源。1是放射性衰变会产生中子,中子在15分钟后会自动发生β衰变,变成质子和一个电子;第二是地核中的水与铁反应生成氢。
根据现有的对地核的测量,认为地核密度低。
目前地核的密度是10.7,一般认为是镍和铁被高度压缩后产生的。然而,地球核心的压力高达400万个大气压。在这个大气压下,铁的密度会从7.9压缩到13左右。
这说明地核可能不是纯铁,那么是什么呢?它可以是纯铁、氧化铁和氧化铁的混合物。
我们知道地球诞生于原始太阳系的吸积盘中。
在地球诞生之前,物质基本处于失重状态,没有办法区分轻重。最初聚集到地核的物质包含各种元素,包括氢和氢的各种化合物,如水。
地球形成后,铁、镍等重元素沉入地心,与地球形成之初的一些物质混合。在高压高热的作用下,纯铁会取代水中的氢原子,生成氢气和氧化铁或三氧化二铁。
这就是地核是光的原因。
这些氢气从地核通过地幔缓慢释放到地壳与地幔界面的莫霍面,与二氧化碳和水反应生成烃类物质,聚集在地壳的裂缝中,在高压作用下形成石油。
页岩中富含石油,因为其密度低,孔隙度高。
而且不仅氢用于反应,还从地壳渗透到地表。事实上,地壳内部存在大量的氢,但一般认为自然界不会有简单的氢。
2018年,美国卡罗莱纳湾发现大量纯氢,达到每天2700立方米。
从科学角度看,石油的无机成因还缺少一个关键证据,即在无机条件下能生成烃类有机质。
现在在火星上发现了甲烷,这填补了石油无机成因理论的一个重要空白,因为甲烷和石油是伴生资源。
我们知道,虽然火星比地球小,但它的结构和地球相似。它也有一个星核,一个地幔和一个地壳。
古代火星上有火山爆发,证明火星内核是热的,地壳下面有热岩浆。
在火星上,还有岩石星球上最高的山——奥林匹斯山,高达21 km。它曾经是一座火山。
火星上也有类似的氢形成过程。
目前,美国国家航空航天局科学家基本上倾向于火星上的甲烷是由氢气和二氧化碳在一定的反应条件下形成的。这个反应基本上是地球石油无机成因理论的一个步骤。
根据石油的无机成因,火星上不仅会有甲烷,还会有石油。
虽然在火星上只发现了甲烷,但已经证明石油的无机成因理论99.9%正确。
接下来,如果在火星上发现了石油,那么就可以得出石油的无机成因理论。
但是我们不能否认生物的尸体可以产生石油,所以地球上的石油其实有两个来源,一个是有机物,一个是无机物。
如果你在火星上发现了石油,你就可以评估从无机物中可以生产出多少石油。这样就可以准确的评估出地球上的石油主要是哪一个过程。