且慢,在火星這麼一個荒涼的地方,嬌貴的地球人怎麼實現自給自足呢?首先面臨的問題就是,人類生存最重要的兩個因素,水和能源,從何而來?這一點,美國國家航空暨太空總署NASA的火星車好奇號帶了好消息。
火星上的石油
2015年,好奇號發現火星土壤含有豐富的水分,大約為1.5%到3%,表明火星有足夠的水資源供給未來的移民使用。
而早在2013年,好奇號就在隕石坑附近發現了甲烷,但是含量不高。甲烷是天然氣的主要成分,經常跟石油共生。2019年,好奇號忽然在蓋爾火山口發現了大量的甲烷。這一下整個科學界都興奮了。有科學家認為,這可能說明火星上有生命,存在著一些能釋放甲烷的微生物。但也有科學家認為,根據火星的環境,存在著微生物的可能性微乎其微。發現甲烷很可能昭示著隕石坑下面有個大油田。因為在地球上的油田勘探中,甲烷也是判斷地下是否有油田的一個重要指標。
什麼?石油不是從遠古的生命遺體而來的嗎?植物的屍體被埋在地下,慢慢變成了煤炭;動物的屍體被埋在地下,慢慢變成了石油。火星上連生命都沒有,怎麼可能產生石油?
有機論 v.s. 無機論
關於石油是如何產生的,科學界一直存在著兩種不同的假說:有機論和無機論。
有機論認為,石油是史前生物的屍體在高溫高壓下,經過漫長的時間慢慢形成的。這個過程可能是幾百萬年,也可能是幾億年。根據這種假說,石油是一種不可再生資源,用一桶少一桶。
然而,1970年代石油危機時,有專家憂心忡忡說,再過20年,地球上的石油就會枯竭。50年過去了,石油市場依舊興旺發達。單單在1976年到1996年這20年間,全球石油儲量就增加了72%,達到1.04兆桶。其中世界上最大的油庫——中東的石油儲量增加了一倍多。
更讓人不可思議的是,有的油田在已經枯竭的情況下又重新產生了石油。美國尤金島(Eugene Island)油田就是很好的一個例子。尤金島油田是1973被開採出來的,最頂峰的時候,每天出產1萬5千桶。但到了1989年,產量銳減到每天4千桶。
科學家們深深的困惑了。尤金島這種迅速自我補充的能力究竟來自哪裡?難道石油並非是一種有限的資源?
這時,曾經被一度遺忘的無機論又被提了出來。因為無機論認為,石油是取之不竭,用之不盡的。
石油來自創世之初
在這種假說中,石油來自於地球的創世之初,有科學家稱之為「太初」時期。
地球剛形成的時候,是由固態物質積聚而成的,也包含了不少來自天外來的隕石。有的隕石就富含碳。後來它們被壓到了地心深處,成為了碳沉積物,包括鑽石。火山噴發的時候,從地心深處帶出了大量的鑽石,一直在向地表遷移。不過火山噴發不是碳向上遷移的主要方式。二氧化碳和甲烷這兩個含有碳元素的氣體才是運送碳的主要載體。它們能把地球深處的碳輸送到各個角落。
這樣一來,豐富的、非常純粹的碳就一直向地表遷移。同時,埋藏在地球深處的氫氣也在往地表滲透。當氫氣上升到地殼和地幔的交界處的時候,和從地心升上來的二氧化碳、還有地層中的水形成碳氫化合物。這些化合物在地殼的縫隙中聚集,經過高壓的作用,就會形成石油。來自地球深處的碳和氫源源不斷,石油也就取之不竭了。
天文界發現,土星、木星、天王星、海王星的大氣層都含有極豐富的甲烷和其他碳氫化合物。土星的衛星土衛三的大氣層中也有著密集的甲烷和乙烷。在這些星球上,目前為止,還沒有發現有機生命。所以天文學家們認為,碳氫化合物在宇宙中是普遍存在的,不是地球生命特有的。
而好奇號在火星實地檢測到的甲烷更是大力支持了這一說法。火星雖然比地球小,但結構非常類似。火星上有許多巨大的火山,這些火山噴發的時候也會從地心帶來大量的熔岩,跟地球上的火山十分相似。甲烷是天然氣的主要成分,地球上的天然氣跟石油總是相伴而生。所以發現了大量甲烷的這個火星隕石坑下面很可能也蘊藏著大量的石油。
隕石坑下的油田
事實上,地球上大約180座隕石坑中有30%不是含有礦物,就是出產石油和天然氣。當年恐龍滅絕的時候,有大量隕石撞擊地球,其中威力最大的一顆撞到了墨西哥的尤卡坦半島(Yucatán Peninsula),撞出了一個直徑180公里,深900公尺的大坑。6,500萬年以後,這個被命名為「希克蘇魯伯隕石坑」(Chicxulub crater)的大坑下面發現了大量的石油,估計可以供給全球使用20年。
為什麼隕石坑下面容易有石油呢?美國天體物理學家戈爾德(Thomas Gold)說,那是因為隕石撞擊的力量十分驚人,給地殼撞出了許多縫隙,所以深埋地下的石油就順著這些縫隙滲透上來了。石油跟史前生物根本無關。
戈爾德是無機論的忠實擁護者。為了證明自己的理論,1986年,戈爾德聯手瑞典國家能源局,在歐洲最大的隕石坑錫安湖(Siljan)搞起了實驗。為什麼選錫安湖呢?因為錫安湖下面是不含任何有機物質的花崗岩。如果石油真的是有機生物沉積而成,那麼它只能存在於沉積岩中的油頁岩中,而不是花崗岩。
結果還真如戈爾德所願。經過四次嘗試,工程隊果然挖到了石油。雖然只挖出了80桶油,沒能像戈爾德期待的那樣挖出一個大油田來,但有機論還是被狠狠打臉了。
2006年,新疆克拉瑪依發現了儲備量驚人的油、氣混合田。其中石油儲備高達86億噸。而這個超級大油田卻坐落在火山岩上。火山岩跟花崗岩一樣,按照有機論來說,是不可能產生石油的。
石油中的細菌
然而,為什麼在石油中總能找到只有生物體內才有的有機化合物?
關於這一點,無機論是這麼解釋的。地球上存在著一些非常耐熱的細菌,稱為超嗜熱菌,它們生活在溫泉、活躍的火山口、海底的熔岩以及深埋地下的石油中。石油中的有機化合物就來自於這些細菌。
從上個世紀70年代起,人們就在高達160度的間歇泉和海底的熔岩中發現了這種細菌。1993年10月21號的《自然》雜誌中,來自德國雷根斯堡大學(Regensburg University)的斯特特博士和他的團隊發表報告說,在北海和阿拉斯加的地下油層中,發現了高濃度的超嗜熱微生物。這些微生物來自近兩英里深處,那裡的油溫高達230度。在這之前,沒有人認為在那樣惡劣的條件下還能孕育出生命。◇