Ученые открыли новый источник нефти

Группа геологов из России, США и Швеции провела эксперимент, призванный определить, возможен ли синтез нефти без вещества биологического происхождения. Ученые показали, что нефть может синтезироваться в верхних слоях мантии планеты.

Исследователи получили дополнительное подтверждение так называемой абиогенной теории появления нефтяных месторождений. Согласно этой теории нефть синтезируется не только из органической материи с поверхности, но из поступающего из мантии планеты метана. Геологам удалось воспроизвести в лаборатории давление и температуру, характерную для глубины в несколько десятков километров, и добиться получения более сложных углеводородов из метана.

Нефть и газ

Нефть из скважины - это сложная смесь воды, минеральных солей, частиц песка, растворенных газов. Как правило, эти разные вещества, нефтяникам только мешают. А самое ценное в нефти - смесь углеводородов, или цепочек атомов углерода, обвешанных атомами водорода. Углеводороды в свою очередь можно разделить на несколько компонентов, которые очень важны для современной промышленности.

Самый легкий углеводород - метан. Он является основным компонентом природного газа, на нем работают электростанции, его широко используют в химической промышленности. Для большинства людей хорошо известен другой нефтепродукт, а именно смесь более тяжелых углеводородов, или бензин. Чтобы получить сырье для бензина в природных условиях, необходимо либо синтезировать его из метана, либо воспроизвести из крупных органических молекул.

На сегодняшний день основным является второй путь. Несколько сотен миллионов лет назад в океанах и водоемах на суше жил планктон, который размножался, отмирал и опускался на дно. На дне образовывались отложения ила, на которые сверху опускались все новые и новые осадки. Таким образом, спустя некоторое время будущее нефтяное месторождение оказывалось на глубине до нескольких километров. Там под действием температуры и давления из останков планктона синтезировалась нефть. Ее запасы при этом, естественно, ограничены.

Ряд ученых прорабатывал первый путь и пытался найти свидетельства того, что нефть может синтезироваться из поступающего из еще более глубоких слоев метана. Если бы это стало возможным хотя бы для некоторых месторождений (для целого ряда убедительно доказано происхождение именно из древних отложений биологической природы), то такие месторождения могли пусть медленно, но восполняться, ведь метан поступает из мантии планеты непрерывно.

Алмазные наковальни

Непосредственно пронаблюдать за процессами в мантии, к сожалению, пока невозможно. Самые глубокие скважины не достигают даже нижней границы земной коры: буровикам мешают высокие температуры и давление. Поэтому специалисты геофизической лаборатории в вашингтонском Институте Карнеги Александр Гончаров и Антон Колесников вместе со своим коллегой Владимиром Кузнецовым, работающим в Академии нефти и газа им. Губкина, а по совместительству и в Королевском технологическом институте в Стокгольме, попытались воспроизвести условия мантии в лаборатории. Специальный пресс с двумя алмазными наковальнями позволил получить давление в 20 тыс. атмосфер. Лазерные лучи нагрели содержащийся внутри метан до температур свыше 1000 градусов, а спектрограф дал возможность еще и попутно проводить химический анализ сжатой и разогретой материи.

Как пишет журнал Nature Geoscience, в котором исследователи опубликовали полученные ими результаты, комбинация использованного учеными оборудования позволила синтезировать из метана более сложные углеводороды. Правда, реакция шла также и в обратном направлении, в результате чего внутри наковальни образовалась сложная по своему составу смесь.

Перспективы

Владимир Кузнецов поясняет, что теория абиогенного происхождения нефти была предложена еще в Советском Союзе. Ее значение можно проиллюстрировать на примере месторождений Татарстана, где наблюдался рост добычи нефти вместо ожидаемого (по теории биологического происхождения нефти) спада. Однако, как именно синтезируется нефть в глубине, раньше известно не было. То, что в лаборатории удалось воспроизвести процесс, способный объяснить синтез нефти на глубине в десятки километров, означает как возможность открытия новых месторождений в тех местах, где существующие теории предсказывают отсутствие полезных ископаемых, так и переоценку запасов в уже открытых и эксплуатируемых месторождениях. Вполне вероятно, что нефти хватит на более долгий срок, чем считалось ранее.