人类使用石油的历史由来已久,中文里的“石油”一词出自北宋科学家沈括所著之《梦溪笔谈》一书,沈括当时说“此物后必大行于世”,果不其然,不到一千年的时间,石油已经成为“黑金”了,哪里有石油,哪里就有财富,位于波斯湾附近的科威特、沙特阿拉伯、卡塔尔等国,石油资源十分的丰富,被称为“海湾石油富国”,按国际汇率计算,卡塔尔的人均GDP现在已经达到了7万多美元,位居世界第六,那么,有人会问,当石油枯竭了以后,靠石油创造财富的海湾石油富国该怎么办呢?
海上石油勘探设备
石油和煤炭到底能开采多久?现在一般认为石油和煤炭属于化石燃料,是远古时代的植物和动物经过地壳的挤压和加热以后形成的,在几百万年的时间尺度内,是不可再生资源,按照目前的开采速度,石油还可以用43年,煤炭最多能用400多年。
43年的时间,对于人类来说,是一个可以预见的未来,并不是很遥远的事情,石油在43年之后就要用完了,人类应该非常的着急才是,如果43年后,我们还没有找到可以替代石油的能源,那么就意味着汽车、飞机、轮船都开不动了,人类不是要回到古代世界了吗?当然,人类现在其实很着急,世界各地的汽车制造商正在研发电动车、氢能车,甚至还有人在研发太阳能飞机,现在电动汽车的技术已经比较成熟了,可以推向市场了,但为什么不积极推广呢?从这个角度讲,人类又不是十分的着急,面对石油即将枯竭的问题,人类似急又不急的态度,到底是为什么呢?这里面有一个很重要的原因,就是人类现在根本就不知道石油是如何形成的,也不知道石油能够用多久,而且近十几年以来,地球上不断有新的油田被发现,除了常规油,人类还发现了页岩油这种非常规油,全世界的页岩油总储量约为3450亿桶,高于沙特阿拉伯的石油总储藏量,在页岩油之外,人类还发现了甲烷水合物,即可燃冰。
20世纪20年代的油田
石油的量究竟有多少?目前,科学家给出的数据都只是预测而已,地球上的石油含量究竟有多少,直接关系到石油的来历问题,我们搞清楚了石油是如何形成的,就会摸清楚石油的含量。
关于石油的成因,长期以来有两种观点争论不休,一个是“生物成油理论”,一个是“非生物成油理论”,生物成油理论与非生物成油理论的焦点就是石油是有机生,还是无机生的问题,简单来讲,有机物和无机物的区别就是有没有碳元素的问题,有机物是生命形成的最基本的条件,但并不是必须有生命,才会有有机物,这里的有机生其实就是指生物生成理论,无机生就是指非生物生成理论,如果是有机生,那么宇宙中的石油并不普遍,因为目前只发现了地球上有生命,而且地球上的生命普遍繁荣起来,始于5至6亿年前的埃迪卡拉纪和寒武纪,在之前漫长的岁月里,生命都是以菌类、藻类以及微生物的形式而存在,石油如果是动植物的尸体形成的,必然需要有大量的大型的动植物,很难想象微生物、菌类和藻类会被挤压成石油。
石油如果是无机生,那么,宇宙中的石油就会非常的普遍,并且地球上石油的储藏量可能超出了人类的想象,无机就意味着岩石里面也能冒油,而不需要生物的参与,当然其他地方的石油可能并不是以我们现在所熟知的石油的形式而存在,石油其实是碳氢化合物,由不同的碳氢化合物组合而成,主要成分是烷烃,碳元素和氢元素组合在一起的物质在宇宙中太丰富了,太阳系众多行星的大气层中含有烷烃,而且木星大气层的主要成分之一就是烷烃,地球上的烷烃以甲烷最多。
木星的大气层
早在1866年,法国化学家柏斯勒就提出了石油无机成因的假说,他认为石油是由乙炔形成的,1876年,俄国化学家门捷列夫也提出了石油无机成因的假说,俄国化学家门捷列夫制定了元素周期表,是著名的化学家,自从门捷列夫提出了石油无机成因的假说以后,有越来越多的科学家相信石油无机成因的假说,他们提出了很多的证据,其中一个很重要的证据就是金刚石,金刚石就是我所熟知的钻石,钻石是什么呢?其实就是碳,是由碳元素组成的晶体,从自然界开采而来的金刚石的矿,其周围包裹的物质,大部分都是碳氢化合物,和石油的成分很类似,在高温高压的条件下可以形成此类化合物,并且不需要生物的参与,那么,石油的生成也不需要有生物的参与。
化学家门捷列夫
当然,最近十几年以来,物理学、天文学和化学都有了长足的进步,支持石油无机成因假说的最著名的现代科学家是托马斯·戈尔德,托马斯·戈尔德出生于奥地利,是美国康奈尔大学的教授,英国皇家学会的院士,著名的天文物理学家。
1980年,伊朗和伊拉克爆发了“两伊战争”,波斯湾地区的动荡局面,导致欧美国家发生了第二次石油危机,在美国,1979年的时候,每桶石油是15美元,到了1980年,就涨到了30多美元,国际油价飙升,促使一部分科学家开始重新审视石油的成因,托马斯·戈尔德本来是研究天文学和物理学的,这一年,他开始转向研究石油,因为他是以天文学和物理学的角度去探讨石油的成因,所以,他的很多研究成果,几乎颠覆了人们对石油的认知。
两伊战争期间,美国的军舰为油船护航
1977年,人们在太平洋东部的加拉帕戈斯群岛的海底热泉附近发现了一个生态系统,这里的生物十分的繁荣,生活着大量的嗜热生物和超嗜热生物,超嗜热生物可在60℃,甚至是120℃的高温下生活,海洋的底部是没有阳光的,没有阳光,植物就无法进行光合作用,没有植物,哪里有动物呢?这里的嗜热生物究竟是靠什么生存呢?它们的能量来自于哪里呢?其实,在地球上有一部分细菌是可以将氢气、硫化氢和甲烷等无机物分子进行氧化,然后通过氧化获得化学能的,这种机制被称之为化能合成作用,化能合成生物的被发现,可以解释为什么石油里面广泛分布带有生物痕迹的碳氢化合物,当石油从地壳内部渗透到表面时,一部分以石油为生的微生物就聚集在周围,在这些微生物的残骸陷入岩层内部之前,石油就将其“包裹”了起来,所以,很有可能,是先有石油,然后才会有石油里面的生物残骸,人类可能把因果关系搞颠倒了,误认为石油是动植物的尸体变的。
位于海底热泉附近的管虫
托马斯·戈尔德认为石油在地球刚刚形成的45亿年前,就以随机分子的形式被封闭在了地球的核心当中,地球内部的石油并不是石油,是组成石油的分子以随机的形式而存在,地球的核心处于高温高压的状态,随着时间的推移以及地壳的运动,这些分子被液体携带到地球的岩层缝隙里,在慢慢渗透到地表的过程中,又聚集了大量的微生物,于是,石油就形成了。
托马斯·戈尔德指出石油来自于地球核心的一个重要证据,就是在油田和天然气田中可以发现大量的氦,氦气是一种稀有气体,人们一开始认为氦气是不可再生资源,一旦进入到空气中,就慢慢逃逸出地球,进入太空,地球上的氦会日益稀少,但是,后来人们发现氦其实来源于地球深处,氦气会被火山运动带到地面,氦既然来自地球深处,为什么在石油附近会发现氦呢?很有可能石油也是来自于地球深处。
托马斯·戈尔德还认为石油的主要成分是碳氢化合物,既然碳氢化合物在宇宙中普遍存在,那么石油的形成就不需要生物的参与。
地球上的煤炭
如果托马斯·戈尔德的理论成立的话,那么,这就意味着地球上的石油在很早的时候就被封闭在了地球的核心处,这些正在形成中的石油,含量其实是很丰富的,我们现在看到的石油,只不过是从地壳深处渗透出来的冰山一角而已,当然,地球深处的石油并不是真正的石油,而是石油的雏形,可是,地壳一直在运动啊,这就意味着地球深处还在不断往外冒油,从某种程度上来说,石油是地球冒出的汗。
托马斯·戈尔德还说地球正在源源不断的供应石油,至少可以供应5亿年,如果他的观点是对的,那么石油就不是在43年后枯竭了,而是在5亿年后。
既然,石油是生物形成的理论,现在没有被科学家所公认,那为什么这种观点传播的很广泛呢?有一种观点对这个问题的解释和“钻石骗局论”很类似,持钻石骗局论观点的人怀疑钻石的价格是被炒作起来的,他们认为地球上的钻石很丰富,钻石只不过是一种碳而已,但为什么价格很高,甚至比黄金、白银等贵金属的价格还高呢?因为有人在炒作,人们必须相信钻石是稀有的,钻石的价格才会高昂,如果把地球上的钻石都开采了,钻石就真的是一块石头了,钻石的价格之所以高昂,除了稀有,还与人类爱情的象征有关,当一件商品满足了稀有性和实用性以后,自然而然就有人出高价买了。当然,现在被大家所普遍认可的观点是钻石价格之所以高昂,还是与这种石头的稀缺性有关,是“物以稀为贵”的体现。
有一些科学家认为石油枯竭论或石油产量峰值论,与国际油价的飙升有一定的关系,如果大家都相信石油可以用5亿年,地球还在制造石油,那么,人们就不会珍惜石油,石油高价也无从谈起。
被石油污染的海面
不过,石油有机生成论,还有一个益处就是有利于人们保护环境,即使如托马斯·戈尔德所说的那样,地球上的石油很丰富,可以供应5亿年,人类也不能毫无节制的使用石油,石油燃烧会产生二氧化碳,还会污染大气,地球的生态环境承受不起有那么多的石油一下子被人类从地底挖出来,燃烧以后释放到大气中,煤炭可以用几百年,资源比较丰富,欧美国家为什么反而极力减少煤炭的供应呢?因为烧煤污染大气,资源有,但环境承受不起。
地球上到底是水多,还是石油多呢?肯定是水多,但是,人们也不能毫无节制的用水,与此同时,用水也需要买,有的矿泉水还很贵,因为只有经过净化以后的水,人类才能放心的使用,大自然天然水体中的水大部分是不能直接饮用的,即使石油资源很丰富,开采、运输都是有成本的,人类不可能免费使用石油,而且油田里面的油要经过加工变成各种成品以后才能被大家在日常生活中所使用,从买水、买矿泉水的角度讲,似乎油价高昂与石油被塑造为“稀缺物资”也并无多少关联。
所以,不管石油能够用多久,人类都需要找到一种更加环保、更加绿色的能源来替代石油。
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