В статье автора «Ждет ли Землю судьба Фаэтона?..» была представлена модификация гидридной теории В.Ларина строения Земли. Согласно В.Ларину, водород, который является основным элементом в нашей Вселенной, вовсе не улетучился с нашей планеты, а, благодаря своей высокой химической активности, еще на стадии формирования Земли образовал различные соединения с другими веществами, войдя таким образом в состав ее недр. И ныне активное выделение водорода в процессе распада гидридных соединений (то есть соединений с водородом) в области ядра планеты приводит к увеличению размеров Земли.

Представляется достаточно очевидным, что столь химически активный элемент не будет проходить тысячи километров сквозь толщу мантии «просто так» – он неизбежно будет взаимодействовать с составляющими ее веществами. А поскольку еще одним из самых распространенных элементов во Вселенной и на нашей планете является углерод, то создаются предпосылки для образования углеводородов. Таким образом, одним из побочных следствий из гидридной теории В.Ларина является версия неорганического происхождения нефти.

С другой стороны, согласно устоявшейся терминологии, углеводороды в составе нефти принято называть органическими веществами. И чтобы не возникало довольно странного словосочетания «неорганическое происхождение органических веществ», будем в дальнейшем использовать более корректный термин «абиогенное происхождение» (то есть небиологическое).

Версия абиогенного происхождения нефти в частности, и углеводородов в целом, далеко не нова. Другое дело, что она не популярна. Причем в значительной мере из-за того, что в разных вариантах данной версии (анализ этих вариантов не является задачей этой статьи) в конечном счете остается много неясностей в вопросе о непосредственном механизме образования сложных углеводородов из неорганических исходных веществ и соединений.

Несравненно более широко распространена гипотеза биологического происхождения нефтяных запасов. В рамках этой гипотезы, нефть образовалась подавляющим образом в так называемый Каменноугольный период (или Карбон – от английского «уголь») из переработанных органических остатков древних лесов в условиях высоких температур и давлений на глубине в несколько километров, куда эти останки будто бы попали в результате вертикальных перемещений геологических слоев. Торф из многочисленных болот Карбона под действием этих факторов будто бы превращался в разные сорта каменного угля, а при определенных условиях – в нефть.

В таком упрощенном варианте эту гипотезу нам преподносят еще в школе к качестве уже «достоверно установленной научной истины».

Табл. 1. Начало геологических периодов (по данным радиоизотопных исследований)

Популярность данной гипотезы настолько велика, что мало кто вообще задумывался о хотя бы возможности ее ошибочности. А между тем, в ней не так уж все гладко!..

Весьма серьезные проблемы у упрощенной версии биологического происхождения нефти (в том виде, как она изложена выше) возникли в ходе самого разного рода исследований свойств углеводородов различных месторождений. Не вдаваясь в сложные тонкости этих исследований (типа правой и левой поляризации и тому подобного), констатируем лишь то, что для того, чтобы хоть как-то объяснить свойства нефти, пришлось отказаться от версии происхождения ее из простого растительного торфа. И ныне можно встретить, например, даже такие утверждения:

«Сегодня большинство ученых заявляют, что неочищенная нефть и природный газ первоначально образовались из морского планктона».

Более-менее подкованный читатель может воскликнуть: «Простите! Но планктон – это вовсе даже не растения, а животные!». И будет абсолютно прав – под данным термином принято подразумевать мелких (даже микроскопических) рачков, составляющих основной рацион многих морских обитателей. Поэтому некоторые из этого «большинства ученых» предпочитают все-таки более корректный, хотя и несколько странный термин – «планктонные водоросли»…

Итак, получается, что некогда эти самые «планктонные водоросли» каким-то образом оказывались на глубинах в несколько километров вместе с придонным или прибрежным песком (в противном случае вообще невозможно придумать, как «планктонные водоросли» могли оказаться не снаружи, а внутри геологических пластов). И делали это в таких количествах, что образовали запасы нефти в миллиарды тонн!..

Только представьте себе подобные количества и масштабность этих процессов!..

Что?!. Сомнения уже появляются?.. Не так ли?..

Теперь другая проблема. В ходе глубинного бурения на разных материках нефть была обнаружена даже в толще так называемый архейских магматических пород. А это – уже миллиарды лет назад (по принятой геологической шкале, вопрос о корректности которой мы тут затрагивать не будем)!..

Однако более-менее серьезная многоклеточная жизнь появилась, как считается, только в Кембрийский период – то есть всего порядка 600 миллионов лет назад. До этого на Земле были лишь одноклеточные организмы!..

Ситуация становится вообще абсурдной. Теперь в процессах образования нефти должны участвовать всего лишь клетки!.. Некий «клеточно-песчаный бульон» должен достаточно быстро опускаться на глубины в несколько километров и вдобавок каким-то образом оказываться посреди твердых магматических пород!..

Сомнения в достоверности «достоверно установленной научной истины» увеличиваются?.. Не правда ли?..

Оторвем на некоторое время взгляд от недр нашей планеты и обратим взоры вверх – в небо.

В начале 2008 года средства массовой информации облетела сенсационная новость: американский космический аппарат «Кассини» обнаружил на Титане – спутнике Сатурна – озера и моря из углеводородов!.. Заговорили даже о возможности организации переправки с другой планеты столь ценного сырья на Землю, где будто бы скоро закончатся свои запасы.

Странные все-таки это создания – люди!.. Ну, если углеводороды в огромных количествах как-то смогли образоваться даже на Титане, где трудно вообще представить какие-то «планктонные водоросли», то почему нужно ограничивать себя рамками лишь традиционной теории биологического происхождения нефти и газа?.. Почему не допустить, что и на Земле углеводороды образовались вовсе не биогенным путем?..

Стоит, правда, заметить, что на Титане найдены лишь метан СН₄ и этан С₂Н₆, а это – только самые простые, легкие углеводороды. Наличие подобных соединений, скажем, у газовых планет-гигантов типа того же Сатурна и Юпитера, считалось возможным уже давно. Как возможным считалось и образование этих веществ абиогенным путем – в ходе обычных реакций между водородом и углеродом. И можно было бы вообще не упоминать в вопросе о происхождении нефти открытие «Кассини», если бы не несколько «но»…

Первое «но».

Несколькими годами ранее средства массовой информации облетела другая новость, которая, к сожалению, оказалась не столь резонансной как обнаружение на Титане метана и этана, хотя вполне этого заслуживала. Астробиолог Чандра Викрамасингх и его коллеги из университета Кардиффа выдвинули теорию происхождения жизни в недрах комет, основываясь на результатах, полученных в ходе полетов в 2004-2005 годах космических аппаратов Deep Impact и Stardust к кометам Tempel 1 и Wild 2 соответственно. В Tempel 1 была найдена смесь органических и глинистых частиц, а в Wild 2 – целый ряд сложных углеводородных молекул – потенциальных строительных кирпичиков для жизни.

Оставим в стороне теорию астробиологов. Обратим внимание на результаты исследований кометного вещества: речь в них идет именно о сложных углеводородах!..

Второе «но». Еще одна новость, которая также, к сожалению, не получила достойного резонанса.

Космический телескоп Spitzer обнаружил некоторые основные химические компоненты жизни в газопылевом облаке, обращающемся вокруг молодой звезды. Эти компоненты – ацетилен и цианид водорода, газообразные предшественники ДНК и белков – были впервые зарегистрированы в планетарной зоне звезды, то есть там, где могут образовываться планеты. Фред Лауис из Лейденской обсерватории в Нидерландах и его коллеги обнаружили эти органические вещества возле звезды IRS 46, которая находится в созвездии Змееносца на расстоянии около 375 световых лет от Земли.

Третье «но» еще более сенсационно.

Команда астробиологов NASA из исследовательского центра Эймса опубликовала результаты исследования, основанного на наблюдениях того же орбитального инфракрасного телескопа Spitzer. В этом исследовании речь идет об обнаружении в космосе полициклических ароматических углеводородов, в которых присутствует и азот.

Органические молекулы, содержащие азот – это не просто одна из основ жизни, это одна из главных ее основ. Они играют важную роль во всей химии живых организмов, в том числе – в фотосинтезе.

Однако даже столь сложные соединения не просто присутствуют в космическом пространстве – их там очень много! По данным Spitzer, ароматические углеводороды буквально изобилуют в нашей Вселенной (см. рис. 2).

Ясно, что в данном случае какие-либо разговоры о «планктонных водорослях» просто смешны. А следовательно и нефть может образовываться абиогенным путем! В том числе и на нашей планете!.. И гипотеза В.Ларина о гидридном строении земных недр дает все необходимые предпосылки для этого.

Инфракрасное излучение содержащих азот ароматических углеводородов показано красным

Более того, есть еще одно «но».

Дело в том, что в условиях дефицита углеводородов в конце ХХ века нефтяники начали вскрывать те скважины, которые ранее считались уже опустошенными, и добыча остатков нефти в которых ранее считалась нерентабельной. И тут выяснилось, что в целом ряде таких законсервированных скважин… нефти прибавилось! И прибавилось в весьма ощутимом количестве!..

Можно, конечно, попытаться списать это на то, что, дескать, ранее не очень правильно оценили запасы. Или нефть перетекла из каких-то соседних, неизвестных нефтяникам, подземных природных резервуаров. Но уж слишком много получается просчетов – случаи-то далеко не единичные!..

Так что остается предположить, что нефти действительно прибавилось. И прибавилось именно из недр планеты! Теория В.Ларина получает косвенное подтверждение. И для того, чтобы дать ей полностью «зеленый свет», дело остается за малым – нужно только определиться с механизмом образования сложных углеводородов в земных недрах из исходных составляющих.

Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается…

Я не настолько силен в тех разделах химии, которые касаются сложных углеводородов, чтобы полностью самостоятельно разобраться в механизме их образования. Да и сфера интересов у меня несколько иная. Так что этот вопрос мог для меня довольно долго продолжать находиться в «подвисшем состоянии», если бы не одна случайность (хотя как знать, может, это и не случайность вовсе).

Со мной по электронной почте связался Сергей Викторович Дигонский – один из авторов монографии, опубликованной издательством «Наука» в 2006 году под названием «Неизвестный водород» – и буквально настоял на том, чтобы прислать мне ее экземпляр. А раскрыв книгу, я уже не мог остановиться и буквально взахлеб проглотил ее содержимое, даже несмотря на весьма специфический язык геологии. В монографии как раз содержалось недостающее звено!..

Опираясь на собственные исследования и целый ряд работ других ученых, авторы констатируют:

«Учитывая признанную роль глубинных газов, … генетическую связь естественных углеродистых веществ с ювенильным водородно-метановым флюидом можно описать следующим образом.

1. Из газофазной системы С-О-Н (метан, водород, диоксид углерода) могут быть синтезированы … углеродистые вещества – как в искусственных условиях, так и в природе…

5. Пиролиз метана, разбавленного диоксидом углерода, в искусственных условиях приводит к синтезу жидких … углеводородов, а в природе – к образованию всего генетического ряда битумонозных веществ».

(Немного для перевода: пиролиз – химическая реакция разложения при высоких температурах; флюид – газовая или жидкостно-газовая смесь, обладающая высокой мобильностью; ювенильный – содержащийся в недрах, в данном случае в мантии Земли.)

Вот она – нефть из водорода, заключенного в недрах планеты!.. Правда, не в «чистом» виде – непосредственно из водорода – а из метана. Однако чистого водорода, вследствие его высокой химической активности, никто и не ждал. А метан – простейшее соединение водорода с углеродом, которого, как мы после открытия «Кассини» теперь уже точно знаем, и на других планетах громадные количества…

Но что самое главное: речь идет не о каких-то теоретических изысканиях, а о выводах, сделанных на основе эмпирических исследований, ссылками на которые монография изобилует настолько, что бессмысленно пытаться их тут перечислять!..

Вывод, содержащийся в приведенной выше цитате из монографии «Неизвестный водород», помимо заключения об абиогенном происхождении нефти, имеет целый ряд других, не менее значимых следствий.

Не будем тут анализировать мощнейшие геополитические последствия, которые вытекают из того, что нефть непрерывно порождается потоками флюидов из земных недр. Остановимся лишь на некоторых из тех, что имеют отношение к истории жизни на Земле.

Во-первых, уже нет никакого смысла придумывать какие-то «планктонные водоросли», странным образом погрузившиеся некогда на километровые глубины. Речь идет о совершенно ином процессе.

А во-вторых, процесс этот продолжается на протяжении весьма длительного времени вплоть до настоящего момента. Так что нет никакого смысла и выделять какой-то отдельный геологический период, в течение которого якобы образовались нефтяные запасы планеты.

Кто-то заметит, что, дескать, нефть принципиально ничего не меняет. Ведь даже само название периода, с которым ранее соотносили ее происхождение, связано с совсем другим полезным ископаемым – с каменным углем. На то он и Каменноугольный период, а не какой-то «Нефтяной» или «Газо-нефтяной»…

Однако в данном случае не стоит спешить с выводами, поскольку связь тут оказывается весьма глубокой. И в цитате, приведенной выше, не зря указаны лишь пункты под номерами 1 и 5. Как не зря неоднократно стоит многоточие. Дело в том, что в умышленно пропущенных мной местах речь идет не только о жидких, но и о твердых углеродистых веществах!!!

Но прежде чем восстановить эти места, вернемся к принятой версии истории нашей планеты. А точнее: к тому ее отрезку, который носит название Каменноугольного периода или Карбона.карбон* * *

Не буду мудрствовать лукаво, а просто приведу описание Каменноугольного периода, взятое почти наугад с пары-тройки некоторых из бесчисленных сайтов, тиражирующих цитаты из учебников. Однако захвачу еще чуть-чуть историю «по краям» – поздний Девон и раннюю Пермь – они нам в дальнейшем пригодятся…

Итак.

Климат Девона, как показывают сохранившиеся с тех пор массы характерного красного песчаника, богатого окисью железа, на значительных протяжениях суши был сухим, континентальным, что не исключает одновременного существования и стран приморских с влажным климатом. И.Вальтер обозначил область девонских отложений Европы словами: «Древний красный материк». Действительно, яркие красные конгломераты и песчаники, мощностью до 5000 метров – характерная особенность Девона. Близ Ленинграда (ныне: Санк-Петербург) их можно наблюдать по берегам реки Оредеж.

В Америке ранний этап Каменноугольного периода, характеризовавшийся морскими обстановками, раньше называли миссисипским по мощной толще известняков, сформировавшейся в пределах современной долины реки Миссисипи, а теперь его относят к нижнему отделу каменноугольного периода.

В Европе на протяжении всего каменноугольного периода территории Англии, Бельгии и северной Франции были большей частью затоплены морем, в котором сформировались мощные горизонты известняков. Затоплялись также некоторые районы южной Европы и южной Азии, где отложились мощные слои глинистых сланцев и песчаников.

Некоторые из этих горизонтов имеют континентальное происхождение и содержат много ископаемых остатков наземных растений, а также вмещают угленосные пласты.

В середине и конце этого периода во внутренних районах Северной Америки (так же, как в Западной Европе) преобладали низменности. Здесь мелководные моря периодически уступали место болотам, в которых накапливались мощные торфяные залежи, впоследствии трансформировавшиеся в крупные угольные бассейны, которые простираются от Пенсильвании до восточного Канзаса. Некоторые западные районы Северной Америки заливались морем на протяжении большей части этого периода. Там отлагались слои известняков, сланцев и песчаников.

В бесчисленных лагунах, дельтах рек, топях в зоне литорали воцарилась буйная тепло- и влаголюбивая флора. В местах ее массового развития скоплялись колоссальные количества торфообразного растительного вещества, и, со временем, под действием химических процессов, они преобразовывались в обширные залежи каменного угля.

В пластах угля часто встречаются прекрасно сохранившиеся остатки растений, свидетельствующие о том, что в ходе каменноугольного периода на Земле появилось много новых групп флоры. Большое распространение получили в это время птеридоспермиды, или семенные папоротники, которые, в отличие от папоротников обыкновенных, размножаются не спорами, а семенами. Они представляют собой промежуточный этап эволюции между папоротниками и цикадовыми – растениями, похожими на современные пальмы, – с которыми птеридоспермиды находятся в тесном родстве. Новые группы растений появлялись в течение всего каменноугольного периода, в том числе такие прогрессивные формы, как кордаитовые и хвойные. Вымершие кордаитовые были, как правило, крупными деревьями с листьями длиной до 1 метра. Представители этой группы активно участвовали в образовании местонахождений каменного угля. Хвойные в то время только лишь начинали развиваться, и поэтому были еще не столь разнообразны.

Одними из наиболее распространенных растений карбона были гигантские древовидные плауны и хвощи. Из числа первых наиболее известны лепидодендроны – гиганты высотой в 30 метров, и сигиллярии, имевшие немногим более 25 метров. Стволы этих плаунов разделялись у вершины на ветви, каждая из которых заканчивалась кроной из узких и длинных листьев. Среди гигантских плауновидных были также каламитовые – высокие древовидные растения, листья которых были разделены на нитевидные сегменты; они произрастали на болотах и в других влажных местах, будучи, как и другие плауны, привязанными к воде.

Но самыми замечательными и причудливыми растениями карбоновых лесов были, вне всякого сомнения, папоротники. Остатки их листьев и стволов можно найти в любой крупной палеонтологической коллекции. Особенно поразительный облик имели древовидные папоротники, достигавшие от 10 до 15 метров в высоту, их тонкий стебель венчала крона из сложно расчлененных листьев ярко-зеленого цвета.

Поскольку нижнекаменноугольные формации мало представлены в Африке, Австралии и Южной Америке, можно предполагать, что эти территории находились преимущественно в субаэральных условиях. Кроме того, имеются свидетельства широкого распространения там материкового оледенения.

В конце каменноугольного периода в Европе широко проявилось горообразование. Цепи гор простирались от южной Ирландии через южную Англию и северную Францию в южную Германию. Этот этап орогенеза называют герцинским, или варисцийским. В Северной Америке локальные поднятия происходили в конце миссисипского периода. Эти тектонические движения сопровождались морской регрессией, развитию которой способствовали также оледенения южных материков.

В позднекаменноугольное время на материках Южного полушария распространилось покровное оледенение. В Южной Америке в результате морской трансгрессии, проникавшей с запада, была затоплена бóльшая часть территории современных Боливии и Перу.

Растительный мир пермского периода был такой же, как и во второй половине каменноугольного. Однако растения имели меньшие размеры и не были так многочисленны. Это указывает на то, что климат пермского периода стал холоднее и суше.

По Вальтону, великое оледенение гор южного полушария можно считать установленным для верхнего карбона и предпермского времени. Позднее снижение горных стран дает все возрастающее развитие засушливым климатам. Соответственно этому развиваются пестроцветные и красноцветные толщи. Можно сказать, что возник новый «красный материк».

В целом: согласно «общепринятой» картине, в каменноугольный период мы имеем буквально мощнейший всплеск развития растительной жизни, который с его окончанием сошел на нет. Этот всплеск развития растительности будто бы и послужил основой для залежей углеродистых полезных ископаемых.

Процесс же образования этих ископаемых чаще всего описывается так:

Каменноугольной эта система называется потому, что среди ее слоев проходят наиболее мощные прослойки каменного угля, какие известны на Земле. Пласты каменного угля произошли благодаря обугливанию остатков растений, целыми массами погребенных в наносах. В одних случаях материалом для образования углей служили скопления водорослей, в других – скопления спор или иных мелких частей растений, в третьих – стволы, ветви и листья крупных растений.

Ткани растений медленно теряют часть составляющих их соединений, выделяемых в газообразном состоянии, часть же, и особенно углерод, прессуются тяжестью навалившихся па них осадков и превращаются в каменный уголь. Следующая таблица, заимствованная из работы Ю.Пиа, показывает химическую сторону процесса. В этой таблице торф представляет собою наиболее слабую стадию обугливания, антрацит – крайнюю. В торфе почти вся его масса состоит из легко распознаваемых, с помощью микроскопа, частей растений, в антраците их почти нет. Из таблички видно, что процент углерода по мере обугливания все возрастает, процент же кислорода и азота падает.

Табл. 2. Среднее содержание химических элементов ( в процентах) в полезных ископаемых (Ю.Пиа)

Сначала торф превращается в бурый уголь, затем в каменный уголь и наконец в антрацит. Происходит все это при высоких температурах, которые приводят к фракционной дистилляции.

Антрациты – угли, которые изменены действием жара. Куски антрацита переполнены массою мелких пор, образованных пузырьками газа, выделявшегося при действии жара за счет водорода и кислорода, содержавшихся в угле. Источником жара могло быть соседство с извержениями базальтовых лав по трещинам земной коры.

Под давлением наслоений осадков толщиной в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

В заключение отметим, что в целом ряде источников цепочку «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит» дополняют графитом и даже алмазом, получая в итоге цепь преобразований: «торф – бурый уголь – каменный уголь – антрацит – графит – алмаз»…

Огромное количество углей, которые вот уже столетие как питают мировую индустрию, указывает на огромное протяжение болотистых лесов каменноугольной эпохи. Для их образования потребовалась масса углерода, извлеченного лесными растениями из углекислоты воздуха. Воздух потерял эту углекислоту и получил взамен соответствующее количество кислорода. Аррениус полагал, что вся масса атмосферного кислорода, определенная в 1216 млн. тонн, приблизительно соответствует тому количеству углекислоты, углерод которой законсервирован в земной коре в виде каменного угля.

Еще Кене в Брюсселе в 1856 году утверждал, что весь кислород воздуха образовался таким образом. Конечно, против этого следует возражать, так как животный мир появился на Земле в архейскую эру, задолго до каменноугольной, а животные не могут существовать без достаточного содержания кислорода как в воздухе, так и в воде, где они обитают. Вернее предположить, что работа растений по разложению углекислоты и освобождению кислорода началась с самого момента их появления на Земле, т.е. с начала архейской эры, на что указывают и скопления графита, которые могли получиться, как конечный продукт обугливания растительных остатков под большим давлением.

Если особо не присматриваться, то в вышеизложенном варианте картинка выглядит почти безупречной.

Но так уж часто бывает с «общепризнанными» теориями, что для «массового потребления» выдается идеализированный вариант, в который никоим образом не попадают имеющиеся несостыковки этой теории с эмпирическими данными. Так же как и не попадают логические противоречия одной части идеализированной картинки с другими частями этой же картинки…

Однако – раз уж мы имеем некую альтернативу в виде потенциальной возможности небиологического происхождения упомянутых полезных ископаемых – важна не «причесанность» описания «общепринятой» версии, а то, насколько эта версия корректно и адекватно описывает реальную действительность. И поэтому нас будет интересовать в первую очередь как раз не идеализированный вариант, а наоборот – его недостатки. А посему посмотрим на рисуемую картинку с позиций скептиков… Ведь для объективности нужно рассматривать теорию с разных сторон. Не так ли?..

Прежде всего: о чем говорит вышеприведенная таблица?..