Изследователи са моделирали поведението на водата и въглеродния диоксид при голямо налягане и висока температура, подобни на тези, които съществуват на границата на земната мантия и ядрото, и са открили, че в присъствието на желязо в тази смес започват да се образуват въглеводороди.
Основната хипотеза за произхода на нефта гласи, че въглеводородите са се образували в продължение на милиони години от остатъци на древни живи организми. Но има данни, свидетелстващи за съществуването на други механизми на тяхната поява.
„Преди нас имаше работи, показващи, че дълбоко в недрата може да протича абиогенен синтез. Сред учените има горещи спорове, могат ли нефтът и газът да имат абиогенен произход. Но спорещите обикновено заемат крайни позиции. Моята гледна точка е, че 90% от нефта имат биологичен произход, а останалата част – небиологичен“, пояснява Константин Литасов, един от авторите на изследването, водещ научен сътрудник от Института за геология и минералогия към СО РАН в Новосибирск.
Литасов и колегите му от Кралския технологичен институт в Стокхолм са моделирали химичните процеси, които може да протичат на границата на ядрото и мантията. Става дума за дълбочина 2900 километра, налягане 135 гигапаскала и температури около 2700-3700 градуса по Целзий.
„Провеждането на експеримент, в който да се моделират такива условия, е много сложно. С помощта на изчисления ние установихме, че ако в смес вода и въглероден диоксид или просто въглерод-водород-кислород се добави желязо, протича образуване на въглеводороди. Без желязо в системата не протича синтез“, казва Литасов.
Въглеродът, водородът и кислородът може да попадат в недрата на Земята с тектонските плочи, от които се състои земната кора. Плочите постоянно се движат и в някои случаи в резултат на срещите между две плочи едната от тях потъва под другата. Този процес е много бавен: скоростта на движение на литосферните плочи се измерва в милиметри на година.
Ако тези плочи са способни да транспортират леки елементи – като водород и въглерод – в мантията, то в резултат на тези процеси в недрата на Земята могат да се образуват т.нар. ненаситени въглеводороди. В тях молекулите между атомите въглерод имат двойни и тройни връзки. Тези въглеводороди лесно встъпват в химични реакции.
„Освен това ние сме обяснили в тази статия как образуващите се въглеводородни съединения могат да се издигат близо до повърхността“, отбелязва Литасов. Земната кора и мантията се състоят от силикати – минерали, в състава на които влиза силиций.
Температурите на тяхното топене са много високи – на границата на ядрото и мантията – не по-малко от 3700 градуса по Целзий. Но в сместа с въглеводородите, чиято температура на топене е много по-ниска, силикатите също се топят по-лесно. Благодарение на това, смятат учените, се образуват така наречените мантийни плумове – горещи потоци, издигащи се в мантията от ядрото на Земята към нейната повърхност със скорост до стотици метри годишно.
Делът на въглеводородите, които могат да се образуват и излязат към повърхността на Земята в резултат на този процес, все още е сложно да се установи. Но синтезът на прости органични съединения може в края на краищата да доведе и до формиране на по-сложни органични вещества, пояснява Литасов.
Възможно е хипотезата за образуването на първите органични молекули на границата с течното ядро на Земята да допълни популярните теории, според които органичните вещества на Земята са донесени от комети или астероиди.
„Това, разбира се, е спекулация, но все пак може да се разглежда в бъдеще като една от хипотезите“, допълва изследователят.
Резултатите от изследването са публикувани в сп. Scientific Reports.
