Переписывая учебники об ископаемом топливе: новые технологии помогают раскрыть природные рецепты метана

Завершившаяся десятилетняя программа Deep Carbon Observatory (Обсерватория глубинного углерода) кардинально изменила научное понимание происхождения углеводородов, в особенности метана. Исследования показали, что значительная его часть имеет абиогенное происхождение — образуется не из остатков древней жизни, а в результате геологических и химических процессов в недрах Земли. Это открытие проливает свет на источники энергии, которые могли питать самые ранние формы жизни на планете.

Хотя за последнее столетие детально изучено биогенное происхождение нефти и газа из органики, природа имеет и другие рецепты. Абиогенный метан, как полагают эксперты DCO, объясняет необычные его выходы, такие как вечные огни Химеры в Турции, которые горят тысячелетия не над обычными месторождениями. На сегодня подобные источники найдены в более чем 20 странах и в глубоководных регионах океана, часто в местах с ультраосновными породами (перидотитами). Считается, что основной химический механизм образования такого метана — серпентинизация, реакция воды с оливином, в ходе которой выделяется водород, вступающий затем в реакцию с углекислым газом.

Для решения задачи по определению происхождения метана на Земле, поставленной сообществом Deep Energy (более 230 исследователей из 35 стран), DCO инвестировало в создание новых аналитических инструментов. С 2014 года масс-спектрометры и спектрографы сверхвысокого разрешения в UCLA, Caltech и MIT позволили анализировать редкие "сгруппированные изотопы" в молекулах метана, что было невозможно десять лет назад. Изучение проб из Химеры, глубоких шахт Канады, оманского офиолита и гидротермальных источников принесло неожиданные результаты. "Мы видим любопытные биологические отпечатки в образцах, которые в остальном выглядят абиогенными. Похоже, микробы умеют использовать эти абиогенные соединения в качестве топлива", — отмечает со-руководитель сообщества Deep Energy Изабель Даниель.

Ключевые выводы программы включают лучшее понимание серпентинизации как источника водорода для глубинной биосферы, сложность процессов образования органических молекул в земной коре и потенциальную связь этих процессов с происхождением жизни. Похожие условия на других планетах и спутниках (например, в недрах Марса или на дне океана Энцелада) усиливают аргументы в пользу поиска жизни во Вселенной. Как подчеркивает Джесси Аузубел из Университета Рокфеллера, "большая часть очень глубоких углеводородов не является традиционным ископаемым топливом в популярном понимании". Теперь ученые готовы искать ответы на новые фундаментальные вопросы: сколько абиогенного метана производится и хранится на Земле, какую роль в его круговороте играет глубокая биосфера и насколько вероятно существование подобных процессов и жизни в других мирах.