生物變成石油真的需要100萬年以上嗎?為何現在石油還沒有用完?

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在古代,南方的學子要進京趕考往往需要提前幾個月就出發,但現在從上海到北京,坐飛機隻要2個小時左右。

這是工業時代帶來的高效和便利,更確切地說這是石油等化石燃料驅動的結果。

把石油比作“工業的血液”一點不為過,也正是這些黑色物質讓我們在最近的100多年裡,生活發生瞭翻天覆地的變化。

然而,如果你知道一架客機從北京到上海單向飛行就需要數十噸的燃油,你可能會感到驚訝,我們的石油怎麼還沒有用完?

或許你讀小學的時候,就已經聽過世界的石油儲量隻夠用50年瞭,但現在的你早已結婚生子,石油卻依然可以使用50年。

在討論這個問題前,我們得先簡單瞭解下石油究竟是如何形成的?

石油是如何形成的?

我小時候,在很長一段時間裡都認為,我們的石油來自恐龍滅絕,是6500年前那次大滅絕的生物堆積形成瞭石油。

事實上,我們現在使用的大部分化石燃料和恐龍(或恐龍時代)沒有什麼關系,因為有一些證據表明[1],我們現在使用的大部分化石燃料都在1-3億年前就已經存在瞭,那時恐龍還在陸地上悠閑地漫遊。

當然,我之所以會認為恐龍滅絕和石油有關系,是因為石油的“古生物成油說”深入人心。

圖註:石油的形成過程

不過,這裡還是要指出下,石油究竟是如何形成的,還有待新的證據,古生物堆積形成石油隻是其中一種,隻是它的被認可度最高而已。

該理論認為,我們現在抽取的石油,主要來自海洋古生物,比如藻類和浮遊生物等等,有很多證據都支持瞭這種古生物石油起源的理論。

例如,一些石油分子類似於細菌細胞膜中的脂質分子,雖然大部分生物死亡後都會被細菌等分解者重新回收利用,但是脂質是其中最堅韌的、類似脂肪的分子,它基本不會被重新利用,所以它開始沉積並最終變成石油。

圖註:石油

進入21世紀後,有許多研究通過計算機模擬石油的形成,多少也能夠證實古生物成油的理論。

然而,關於石油形成的化學過程至今還是個謎,不過從那些模擬實驗中可以窺得一些石油形成的過程

簡單地說,在古生物死亡後,它們身體那些最不容易被“二次利用”的部分會逐漸被埋在地下,其中一些像脂質的物質會逐漸沉積。

當這個沉積達到石油形成的深度時(這個深度被稱為油窗,大約是2000到3800之間),這些有機材料在熱量和壓力作用下,隨著時間推移轉化為一種被稱為幹酪根的復雜混合物。

圖註:石油的化學過程是個謎

根據初始成分和地質條件的不同,幹酪根可以生產煤(初始材料主要是木本植物)和碳氫化合物(初始材料主要是藻類和各種含脂植物)。

碳氫化合物通常是碳原子和氫原子的長鏈,較小的碳氫化合物分子(如甲烷、丙烷和丁烷)變成天然氣,而較大的碳氫化合物(如己烷和辛烷)則構成石油。

按照古生物成油的假說,石油基本就是這樣形成的。

圖註:根據形成條件和物質不同,最終產生的化石燃料不同

其實現在我們發現的油田很像是一個“大電池”,而每一份石油都像一個“小電池”,而每個“小電池”的能量來自太陽(其它一些假說則認為這個能量來自地球內部),然後慢慢給“大電池”充電——沉積進油田。

生物通過光合作用存儲瞭能量,它們中的大部分會被自身的生命所利用,即便是死亡後身體所存儲的大部分能量也會被其它生物利用,隻有其中很小一部分,大約在1%左右有機會變成石油。

由於碳氫化合物比水輕,所以大部分能夠形成石油的碳氫化合物無法沉淀在油田裡,而是消散掉,由此可見要得到一個油田是非常不容易的。

可事實卻是,每次發現的油田都是數億噸石油儲量的級別,很多人好奇海洋蜉蝣生物真有這麼多嗎?

中國地大物博,幾乎每一年都會發現億噸級的大油田,最近的報道指出,“十三五”期間,我國總共發現瞭8個億噸級別的油田。

圖註:2013年已探明的世界石油分佈,單位:10億桶

既然形成石油這麼困難,為什麼油田的石油量那麼大?

我們前面提到過,石油是在高溫、高壓以及長時間的作用下才形成的,可這個時間到底有多長呢?

其實沒人知道,但肯定是以100萬年為單位的。一個蜉蝣生物的生命結束後,它要變成石油,確實需要經歷幾百萬年的化學、物理過程。

之所以一個油田的石油儲量會那麼大,那是因為相比於石油的形成,油田的形成時間更長,那都是幾百萬到幾十億年的時間才堆積出來的。

那麼還有一個問題,我們對石油的需求量如此巨大,為什麼到現在石油還沒有用完呢?

關於石油會在未來50年消耗完畢的說法,這個肯定是謠言,原因很簡單,因為現在沒有一項統計能夠準確知道地球石油儲量到底是多少,自然也就無從談它能用多久瞭。

圖註:石油中的分子和葉綠素非常相似,石油的形成和生物有關的相關證據

事實上,如果“古生物成油說”正確,那麼石油是不會枯竭的,隻要海洋生命依然活躍,石油就會不停產生。

隻是,我們現在對石油的開發力度很可能會超過它的生產速度而已,但這也不絕對,畢竟石油是怎麼來的現在還沒有一個完全讓人信服的理論呢。

現在已經很少有人提起石油會在未來50年內用完瞭,其實最重要的一個原因是,隨著開采技術的升級,那些以前難以開采的油田也變成唾手可得的資源瞭,所以幾十年過去瞭,石油不但沒有枯竭,反而用得越多剩餘越多

我個人認為,在取代石油的新能源出現之前,石油應該是不至於被用完的,當然前提是開采技術也不斷升級。

當然,石油的使用帶來的弊端也是顯而易見的,比如環境污染和開采造成的地質災害等,所以即便石油真的很難用完,尋找更清潔的能源也迫在眉睫。

最後

我們對化石燃料的依賴度遠超想象,即便明天就出現一個高效的清潔能源,要完全放棄化石燃料也不是一件容易的事。

因為這些黑色物質不僅僅用於兌現能量,我們使用的塑料和其它許多產品都以這些化石燃料為原材料。

參考資料:

[1] Sarah Zielinski .Explainer: Where fossil fuels come from. Sciencenewsforstudents.2018.9.20

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  • 本文由 发表于 2021年10月31日
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