Группа ученых под руководством Александра Гончарова 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.
"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, 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 ученых, теперь необходимо провести серию аналогичных экспериментов для более тяжелых углеводородов, а так же изучить экспериментально возможность их миграции в верхние слои земной коры.
Главные темы