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地底下有2300亿吨石油,还有1.5亿亿吨碳,真是生物变的?

有人不认可“化石能源”这个提法

我们的地球是一颗碳星球,因为有太多碳。环顾一下你的周围,你的家具用品、吃的穿的用的、你读的书本、甚至包括咱们自己,没有哪一样里边没有碳元素。我们吸进去氧气,呼出来二氧化碳,空气中二氧化碳太多导致气候变暖,这让科学家们头疼。所以我们要种树,树可以吸收空气中的碳把它固定到地面。如果哪一天树变成了煤,煤可以烧,这就是我们常说的化石能源。

煤燃烧释放热能和二氧化碳

地球上的碳一直在不停地循环,从土壤到空气,再从空气回到土壤。我们人类的生存和发展正在打破这种平衡,因为我们把地底下的石油和天然气抽出来、把煤炭挖出来烧,几千万年甚至几亿年前被封存在地底的碳变成二氧化碳回到大气中。

有些朋友对“化石能源”这种提法总是心存怀疑,全球石油产量每年40多亿吨,年年都说石油会耗尽,但地底下的石油储量却似乎并不见少,现在已经探明的石油达到了2300亿吨。科学家们还说在我们的地底下总共封存了1.5亿亿吨碳,如果说这些都是化石能源,是由细菌和动植物的尸骸堆出来的,细菌怎么变成石头和油?它们不会腐烂或被吃掉吗?古时候哪来那么多细菌呀?

美国中部井架林立的页岩油田

地球大气曾经充满二氧化碳

碳并不是在地球上产生的,它来自古老恒星,是核聚变的产物,也是恒星毁灭的象征。未来当我们的太阳烧光它内核里的氢,内部的能量无法抵抗外壳压力时,它外面的物质会向内剧烈坍塌,造成强烈爆炸,这就是氦闪。经历几次氦闪之后,太阳正式走向死亡。

在氦闪的过程中,太阳内部物质会经历一种“三重α过程”,在这个过程中氦会聚变成碳,这正是宇宙中碳的起源,地球上所有的碳也是来自于太阳诞生之前的一次剧烈爆炸的残骸。

“三重α过程”产生碳

但在地球诞生之初,碳以原子的形式存在地下,大气中既没有碳也没有氮气更没有氧气,原始地球的空气里含量最多的是氢气和甲烷,这是太阳系星云中普遍存在的两种气体。

随着放射性物质不断衰变发热,地球变得滚烫,岩石熔融,大部分铁和重元素下沉到地心,而碳被氧化成二氧化碳,与水和氮气一起随火山喷发出来。水聚为湖泊和海洋,大气中充斥着几亿亿吨碳,氧气几乎为零,这时候的地球不适合今天生物的生存。

二氧化碳和水从地下喷出形成大气和海洋

生命的出现改变了地球的面貌

在大约40亿年前,在地球表面的海洋与湖泊中诞生了最早的单细胞生命,这些原核生物不需要氧气就能生存。到了大约35亿年前,地球上出现了一种更高等级的单细胞生物――蓝藻细菌,这种细菌吸入二氧化碳,再通过光合作用释放出氧气,氧气释放到水里后与游离的金属(主要是铁)离子产生氧化物,今天绝大多数的铁矿就是那个时候产生的。

细菌和藻类制造氧气固定了碳产生氧气改变了地球

当水里的金属离子差不多耗尽,氧气就从水里释放到空气中,大气中的二氧化碳和甲烷越来越少,氧气越来越多。水里大量的厌氧细菌都被氧气给毒死了,这就是地球历史上的第一次“大氧化事件”,又被称作“氧气大屠杀”。三十多亿年间海洋和湖泊里的细菌去哪了?它们死后都沉到了水底。由于水中氧气含量极低,它们不会腐烂,也没有别的生物吃掉它们,这些细菌和藻类携带着亿亿吨计的碳一点点沉积、被沙土和矿物质掩埋起来。

细菌和藻类清除了空气中的二氧化碳、制造出了氧气、净化了海洋与湖泊的水质,也为更高级生命的出现和演化创造了条件。

寒武纪海洋生物大爆发

沉积和板块运动制造石油

由于大量泥沙倾泻,水底沉积的物质被越埋越深,在亿万年的时间里会深达数百甚至几千米。地球的中心是一颗炙热的大铁核,它的温度高达5000℃。地心强大的热力使地幔物质翻滚对流,地幔又推着地球表面的地壳来回移动。一部分地壳被挤压到另一块地壳的下面,在高温高压下,沉积的细菌残骸发生了变性。

地质学家们对一种名为“干酪根”的沉积岩十分感兴趣,干酪根是一种黑色或棕色的石头,又被称为油母质。顾名思义,这是一种可以产生石油的石头,它实际上就是古代生物残骸在地底高温高压下经亿万年变性的产物。

沉积岩中的干酪根上有古代水藻痕迹

科学家在形成时间比较短的油母质中发现了大量的动植物化石,它们主要是远古时期的水草和鱼类的残骸。而更早期的油母质中却什么也找不到,因为细菌太小,它们的个头普遍在1微米以下,在亿万年的高温高压下,糖类、脂肪酸和氨基酸被分解清除,细菌化为乌有,仅剩下高分子的含碳有机混合物存留在岩石缝隙中。如果地下的温度合适,一部分油母质会分解,释放石油或者天然气。

石油层的形成

煤炭也是一种干酪根,从本质上讲它与几十亿年前沉积在水底的小生物是一样的。地球上有些森林持续存在了几千万年,有一部分树木倒下后并不会完全腐烂,它们一层一层地堆积,新的树木在上面生长,倒伏的树木逐渐碳化成泥。随着岁月变迁,森林被埋藏在地下,慢慢变成干酪根,也就是我们常说的煤矿。

庞大的古森林造就了庞大的煤矿

结论:

许多人纠结于地层下石油与碳储存的庞大数字,觉得这些不可思议的结果不可能是生物创造的,那是他们无法想象我们的地球之大、生物总量之庞大、历史之漫长。打个现实的比方,我们大气层里目前二氧化碳的浓度大约为622ppm,也就是万分之六多一点,这是个极低的比例。然而考虑到大气层的总质量为5.15×10??千克,这意味着大气中二氧化碳总质量约为32033亿吨,其中元素碳的质量达到8736亿吨!由此可见,微生物和动植物用几十亿年的时间将1.5亿亿吨碳固定在地下,这是一点也不奇怪的事情。