หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความชุดนี้เป็นครั้งคราวดูสิ่งสำคัญในชีวิตของเราและเคมีที่พวกเขาทำ
น้ำมันสายเลือดของการขนส่งของสหรัฐในวันนี้คิดว่าจะเริ่มต้นด้วยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่เหลืออยู่หลายล้านปีที่ผ่านมา แต่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่แน่นอนนั้นค่อนข้างลึกลับ การวิจัยใหม่กำลังมองหาบทบาทที่เล่นโดยจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในลำไส้มืดลึกของโลก
นักวิทยาศาสตร์ส่วนน้อยพูดเป็นอย่างอื่น แต่นักธรณีวิทยาส่วนใหญ่คิดว่าปิโตรเลียมเราปั๊มจากพื้นดิน (และต่อมากลั่นเป็นน้ำมันเบนซินและเชื้อเพลิงอื่น ๆ ) มาจากฟอสซิลของชีวิตทางทะเลเช่นสาหร่ายและแพลงก์ตอน
“ มีหลักฐานมากมายที่สนับสนุนต้นกำเนิดทางชีวภาพ” Everett Shock นักชีวเคมีของมหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนากล่าว "โมเลกุลปิโตรเลียมบางตัวมีลักษณะคล้ายกับไขมันที่พบในเยื่อหุ้มเซลล์แบคทีเรีย"
ในขณะที่วัสดุที่ตายแล้วในมหาสมุทรส่วนใหญ่ถูกนำไปรีไซเคิลโดยแบคทีเรียไขมันเป็นโมเลกุลที่มีไขมันคล้ายไขมันซึ่ง "มักจะเป็นที่พึงปรารถนาน้อยที่สุดที่จะกิน" ช็อตกล่าว โดยทั่วไปแล้วพวกเขาจะถูกส่งผ่านและตกลงไปที่พื้นทะเลที่ซึ่งพวกเขาถูกฝังอยู่ใต้ชั้นตะกอนและในที่สุดก็ปรุงเป็นปิโตรเลียม
เมื่อซากออร์แกนิกถูกฝังอยู่ในหินนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าชีววิทยาสิ้นสุดลงและธรณีวิทยาเข้ามาแทนที่ อย่างไรก็ตามการขุดเจาะลึกในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาได้ค้นพบแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ใต้พื้นผิวหลายพันฟุตที่ระดับความลึกเดียวกันกับที่ปิโตรเลียมกำลังก่อตัวขึ้น
"จุลินทรีย์เหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับปฏิกิริยาที่เปลี่ยนวัสดุอินทรีย์ให้กลายเป็นปิโตรเลียมหรือไม่?" ถามช็อต
เขาเป็นผู้นำกลุ่มวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อหาว่าจุลินทรีย์ที่อยู่อาศัยลึกเหล่านี้อาจมีชีวิตอยู่อย่างไรและมีอิทธิพลต่อสิ่งที่พวกเขาอาจมีต่อเคมีปิโตรเลียม
แบตเตอรี่น้ำมัน
แม้ว่าความไม่แน่นอนบางอย่างจะยังคงอยู่เหนือเส้นทางเคมีที่แน่นอนไปยังน้ำมันจุดเริ่มต้นไม่ต้องสงสัยเลย
"แหล่งพลังงานที่ดีที่สุดคือดวงอาทิตย์และน้ำมันเป็นเพียง 'แบตเตอรี่'" Barry Katz นักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่เชฟรอนกล่าว
พืชและแบคทีเรียบางชนิดใช้แสงแดดเพื่อแปลงคาร์บอนไดออกไซด์เป็นน้ำตาล พลังงานเคมีที่เก็บไว้นี้ถูกส่งผ่านไปตามห่วงโซ่อาหาร
เมื่อไปถึงที่นั่นวัสดุอินทรีย์นี้จะถูกเปลี่ยนด้วยความร้อนและความดันเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนที่เรียกว่า kerogen ขึ้นอยู่กับส่วนผสมเริ่มต้นและเงื่อนไขทางธรณีวิทยา kerogen สามารถผลิตได้ทั้งถ่านหิน (เชื้อเพลิงที่อุดมด้วยคาร์บอนที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่มาจากพืชไม้) หรือไฮโดรคาร์บอน (สารที่อุดมด้วยไฮโดรเจนที่มาจากสาหร่ายและส่วนพืชที่มีไขมันต่าง ๆ )
ไฮโดรคาร์บอนมักจะเป็นโซ่ยาวของคาร์บอนและอะตอมไฮโดรเจน โมเลกุลไฮโดรคาร์บอนขนาดเล็ก (เช่นมีเธนโพรเพนและบิวเทน) พบได้ในก๊าซธรรมชาติ ไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่ (เช่นเฮกเซนและออกเทน) ทำขึ้นเป็นปิโตรเลียม
ดังที่ได้กล่าวไว้ kerogen บางประเภทจะก่อตัวและปล่อยไฮโดรคาร์บอน - โดยทั่วไปเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 212 องศาฟาเรนไฮต์ (100 องศาเซลเซียส)
“ มันเป็นกระบวนการที่ไม่มีประสิทธิภาพมาก” Katz กล่าว "น้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของสารอินทรีย์ที่เติบโตในมหาสมุทรกลายเป็นไฮโดรคาร์บอน"
แม้ว่าน้ำมันจะเกิดขึ้น แต่ก็ไม่ได้อยู่เสมอ บางส่วนของมันอพยพขึ้นไปที่พื้นผิวที่จุลินทรีย์กินน้ำมันใช้ส่วนที่ดีกว่า (สร้างสิ่งที่เรียกว่าน้ำมันดินทราย- เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้นจะต้องมีการก่อตัวทางธรณีวิทยาที่สามารถดักจับปิโตรเลียมในอ่างเก็บน้ำ
"ชาร์จ" แบตเตอรี่น้ำมันนี้สามารถใช้เวลาได้ทุกที่ตั้งแต่ 1 ล้านถึง 1 พันล้านปีโดยมีปิโตรเลียมส่วนใหญ่ที่เราใช้มีอายุประมาณ 100 ล้านปี
ระบายพลังงาน
พลังงานแสงอาทิตย์ที่เก็บไว้ทางเคมีนั้นถูกส่งออกไปโดยกระบวนการที่ยาวนานและซับซ้อนของการก่อตัวของปิโตรเลียม
“ ปิโตรเลียมในพื้นดินอยู่ในสภาพพลังงานต่ำ” ช็อตบอกกับLiveScience- "มันจะกลายเป็นพลังเมื่อเรานำมันขึ้นสู่พื้นผิวและแนะนำให้เข้ากับบรรยากาศออกซิเจน"
ศักยภาพพลังงานที่ลดลงของวัสดุอินทรีย์ที่ฝังอยู่ทำให้เกิดคำถาม: จุลินทรีย์ที่อยู่อาศัยลึกอยู่รอดได้อย่างไร?
“ เราไม่รู้ว่าพวกเขาทำอะไร” ช็อตกล่าว "เราเพิ่งพบพวกเขา"
ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือพวกเขากำลังกินผลพลอยได้อินทรีย์ขนาดเล็กที่ถูกขับออกจาก kerogen ในเวลาเดียวกันกับไฮโดรคาร์บอน ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือข้อบกพร่องมากมายเหล่านี้กำลังช่วยเหลืออย่างแข็งขันกระตุ้นปฏิกิริยานั่นสร้างน้ำมันและการดูดพลังงานที่เหลืออยู่เล็กน้อยสำหรับตัวเอง
จำลองด้วยความเร็วสูง
ทีมของ Shock วางแผนที่จะสร้างปิโตรเลียมในห้องปฏิบัติการเพื่อดูว่ามีแง่มุมใดของกระบวนการที่อาจสนับสนุนแบคทีเรียหรือไม่
นี่จะไม่ใช่ครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์จำลองการก่อตัวของปิโตรเลียมตามธรรมชาติ เพื่อเพิ่มความเร็วในการทำอาหารโดยทั่วไปนักวิจัยจะเปลี่ยนอุณหภูมิให้สูงถึง 100 องศาเซลเซียส
“ ไม่มีใครอยากรอประมาณ 10 ล้านปีเพื่อให้การทดลองเสร็จสิ้น” ช็อตกล่าว
สมมติฐานคือปฏิกิริยาเดียวกันเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงและต่ำ แต่ไม่มีใครสามารถพูดได้ว่าเป็นกรณีนี้
“ มันค่อนข้างน่าทึ่งที่เราต้องพึ่งพาน้ำมัน แต่เราก็ไม่เข้าใจว่ามันทำในรายละเอียดที่เต็มไปด้วยเลือดทั้งหมด” ช็อตกล่าว
บางทีจุลินทรีย์ใต้ดินเหล่านี้จะช่วยเติมเต็มชิ้นส่วนที่หายไป
- วิดีโอ - ความจริงเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์
- วิดีโอ - เรื่องราวของพลังลม
- ทองคำสีดำ: น้ำมันอยู่ที่ไหน
