1.1 Космические гипотезы

Уже давно известно, что космическое пространство является вместилищем громадных количеств углеводородов и других важных веществ. Многие ученые считают именно бездны Мироздания местом, где развивается начальная стадия естественной космо-геохимической истории углеводородов. Это подтверждается данными астрофизических и других исследований по составу звезд, межзвездных молекулярных и ионных облаков, межпланетных пылевых частиц, комет, метеоритов, планет и их атмосфер. Так, в газопылевой среде межзвездного пространства обнаруживаются молекулы (радикалы) СН и CN, в спектрах относительно холодных звезд - СН, CN и С₂, а в спектрах комет - С₂, С₃, СН, CN, ОН, NH, NH₂, CO, N₂. Содержание СН₄ в атмосфере Сатурна определялось бы при земном атмосферном давлении и температуре слоем толщиной 350 м, Юпитера - 800, Урана – 2200 и Нептуна - 40 000 м. В составе атмосферы Венеры установлены СО₂, СО, СН₄, С₂Н₆, С₂Н₄, Марса - СО₂, СО, COS, CH₄, Н₂СО₃, СН₃СНО и др.; в атмосфере Титана, спутника Сатурна, - СН₄, С₂Н₂, С₂Н₆, С₂Н₄, С₃Н₈, C₂HCN и др.

Австралийскими астрономами на расстоянии 30 тыс. световых лет от Земли обнаружено огромное облако аминокислот и белка. Как выяснили астрофизики, планета Плутон состоит из замороженного метана, силикатного материала и льда. Энцеланд и Рея (спутники Сатурна) покрыты ледовым панцирем из метана и характеризуются холодным метановым вулканизмом. И т. д. и т. п.

Исследования последних лет позволили обнаружить во внеземном пространстве разнообразный мир органических соеди­нений: углеводородов, спиртов, эфиров, даже амино­кислот, нуклеотидов и других ароматических соедине­ний с содержанием до 18 атомов углерода в молекуле. В 1970 – 1971 гг. были получены первые доказатель­ства существования аминокислот в метеоритах, в так называемых углистых хондритах. Особенно интересную информацию дал метеорит Мерчисон, взорвавшийся над городом Мерчисон в 100 км от города Мельбурна (Австралия). В метеорите было обнаружено 18 амино­кислот, шесть из которых входят в состав белков жи­вых организмов. В этом и в других метеоритах были выявлены парафины, нафтены, ароматические соеди­нения, а также спирты, фенолы, углеводы, органиче­ские кислоты. Сравнительно недавно американские ученые Дж. Клоз и Б. Неги, исследуя метеорит, упав­ший в Тасмании, обнаружили на нем волокнистое покрытие, напоминающее грибки. Ученые считают, что это микроорганизмы, которые «поселились» на метео­рите задолго до образования Земли. На другом косми­ческом пришельце, найденном в австралийской провин­ции Виктория, обнаружен уголь, явившийся продуктом жизнедеятельности спор и бактерий, аналогичных тем, которые были выявлены на тасманском собрате.

Радиотелескопы обнаружили и в межзвездной среде колоссальный перечень органических молекул, которые можно считать промежуточными веществами в добиотическом синтезе. Около звезды Бета Живописца выявлено протопланетное облако и определены температура и размеры конденсирующихся частиц, состоящих, скорее всего, изо льда, силикатов и органических соединений. Межпланетные пылевые частицы содержат углеводороды и карбиды железа, а метеориты - карбиды SiC, Fe₃C, внеземные алканы и циклоалканы, фитан, пристан, арены, фенолы, жирные кислоты, сахара, тиофены, бензо- и алкилтиофены, хлорбензолы, аминокислоты, аденозинтрифосфат, алкилпирролы, алкилпиридины, анилины, бензонитрил, индол, порфирины, оптически активные органические вещества, углеводородные радикалы и асфальтоподобный органический полимер. Эти абиогенные органические соединения, вероятно, присутствовали и в первичном веществе Земли. В ее первобытной атмосфере господствовали атомы Н, С, N и О, давшие молекулы Н₂, СН₄, NH₃ и Н₂О, которые в ходе химической эволюции 3,5-4 млрд. лет назад превращались в молекулы:

HCN, НСО₃Н, НСНО, НОСН₂СНО, СН₃СО₂Н, NH₂CH₂CO₂H,

CH₃CH(NH₂)CO₂H, CO₂H(CH₂)₂CO₂H и CO₂HCH₂CH(NH₂)CO₂H.

И все это, очевидно, происходило во Вселенной повсеместно.

По данным различных исследований, универсальное космохимическое значение имеет реакция Фишера – Тропша, которая является ответственной за генезис углеводородов, нефти, карбидов (науглероживание металлических катализаторов в межзвездных пылевых зернах) и других углеродистых летучих веществ в межзвездных облаках, межпланетной пыли, метеоритах, начальной Солнечной туманности и на Земле, согласно хондритовой модели ее образования. При температуре 1000-1300 °С в отсутствие свободного реакционного объема (например, в верхней мантии Земли) нефть и метан должны сохраняться очень долго. В тех же пунктах, где температура выше, могут существовать их основные структурные формы - радикалы: метин (СН), метилен (СН₂), метил (СН₃) и углерод. Их сочетания и различные количественные соотношения определяют как необозримую гамму классов нефтяных углеводородов, так и единство коренных свойств и общую основу нефтей всех месторождений.

Исследования лунного грунта также показали со­держание в них органических соединений, правда в очень малых дозах. Так, углерода содержится около 200 частей на 1 млрд, присутствуют «следы амино­кислот».

Несмотря на довольно слабую обоснованность космических гипотез и их слишком большую научную «смелость», отрицать существование в космосе соедине­ний углерода с водородом и других веществ уже просто неправильно.

Трудно поверить в то, что сложные органические соединения могут существовать в условиях космическо­го вакуума и холода. Чтобы проверить это, группа ученых из Астрофизической лаборатории Лейденского университета (Нидерланды) провела эксперимент. В установку, состоящую из гелиевого криостата и обеспечивающую температуру около 10 К (- 263° С) в условиях вакуума, была впрыснута смесь метана, углекислоты, воды, аммиака, кислоро­да, азота. Одновременно проводилось ультрафиолетовое облучение. Изучение результатов этого опыта с по­мощью масс-спектрометра показало, что молекулы не только не разрушились, но и образовали гораздо более сложные соединения: карбоксильные группы кислот, аминогруппы, углеводородные радикалы СН₂ и СН₃, соединения типа C₄H₆N₂ и следы мочевины.

Из этого эксперимента был сделан вывод о том, что в космическом пространстве могут формироваться сложные органические молекулы, которые, осаждаясь на микроскопические замороженные межзвездные части­цы, путешествуют в космосе. Предварительные подсче­ты показывают, что во время прохождения Землей через среднее типичное пылевое облако на поверхность планеты могло осесть 10⁸—10¹⁰ т органического веще­ства, что превосходит по своим размерам современную биомассу Земли. Ученые пытаются именно таким обра­зом объяснить удивительно быстрое появление жизни на Земле: планета возникла 4,5 млрд лет назад, а уже через 500—700 млн лет на ней была жизнь.

Более того, в начале 80-х годов прошлого века анг­лийский астрофизик Ф. Хойл и индийский астрофизик Ч. Викрамасингх высказали предположение о том, что основным компонентом межзвездной космической пыли должна быть целлюлоза, спектр которой почти идеаль­но совпадает со спектром космических пылевых обла­ков. Ф. Хойл даже предположил, что слипание частиц в протопланетном облаке при образовании планет Сол­нечной системы происходило из холодной пылевой туманности за счет склеивания их вязкими асфальто­выми веществами нефтяных углеводородов! Отметим, что слипание космических частиц могло происходить и без участия асфальтовых веществ, а явилось результатом действия моле­кулярных сил и сил тяготения.

Главным в гипотезах о космическом происхождения нефти являются представления о механизмах образования залежей нефти. Можно выделить: аккрекцию (поглощение) первичной космической материи и выпадение космических органических осадков на поверхность Земли с последующим их захоронением.

Нелишне при этом вспомнить, что еще в 1889 году геолог В. Д. Соколов высказал предположение, что в тот далекий период, когда вся наша планета еще представляла собой газовый сгусток, в составе этого газа присутствовали и углеводороды. По его мнению, углеводо­роды изначально присутствовали в газопылевом облаке, из которого сформировалась Земля. Основываясь на фактах находок битумов в метеоритах и углеводоро­дов в хвостах некоторых комет, он предложил свою «космиче­скую» гипотезу возникновения нефтяных углеводородов в коре нашей планеты (1892 г.), обратив особое внимание на то, что в своей основе углеводороды происходят от тех соединений, конденсация которых имела место уже во время образования Земли.

Именно таким образом космические скитальцы - метан, высокомолекулярные углеводороды, графит, другие соединения углерода - вошли в состав первичного вещества Земли. Современная модель образования мантии Земли путем аккрекции вещества, на 40% состоявшего из углеродистых хондритов, позволяет делать такие же выводы о генезисе углеводородов.

Вероятно, что в первые 500 млн. лет после образования коры Земля получила из космоса за счет аккрекции сотни миллионов - десятки тысяч миллионов тонн органического материала, когда Солнечная система прошла через темные облака.

В 80-90 х г.г. прошлого века появился ряд публикаций А.С.Эйгенсона, посвященных разработке теории происхождения нефти на основе соответствующих статистических моделей распределения состава. В этих работах описана общая для всех природных и техногенных углеводородных систем универсальная закономерность - нормального (Гауссова) распределения компонентов и фракций по стандартным температурам кипения. Обнаруженные закономерности использованы Эйгенсоном для развития гипотезы В. Соколова о формировании нефтяных систем на стадии эволюции планеты из метаносодержащих космических газов.

Исследования, проведенные за последние годы, показали глубокую статистическую и термодинамическую основу этого распределения. Было установлено, что нефти и углеводородные системы - представители общего класса веществ - системы с хаосом химического состава или стохастические многокомпонентные системы (МСС).

Все МСС делятся на две большие группы биогенного и абиогенного происхождения. К биогенным МСС относятся вещества биогеохимических систем, например, гуминовые компоненты почв, твердые топлива. Абиогенные МСС образуются в нефтехимических процессах синтеза Фишера-Тропша, каталитическом риформинге, алкилировании, крекинге, пиролизе и т.д. По данным радиоастрономии типичные абиогенные МСС - межзвездные молекулярные облака - гигантские молекулярные облака (ГМО), занимающие значительные области космоса, содержат в своем составе неорганические и органические МСС, состоящие из углеводородов ряда метана, гетероатомных азотсодержащих и оксосоединений: циан, цианоацетилен, амины, аминокислоты.

Кроме того, установлено, что все МСС имеют свою специфическую физико-химию. Особенностью МСС, в том числе ГМО, является возможность существования в элементарном объеме вещества большого числа компонентов различной природы - от простых молекул до сложных веществ.

Следствием нормального распределения компонентно-фракционного состава по свободным энергиям образования является аналогичное распределение по стандартным температурам кипения, теплотам фазовых переходов (ФП), молекулярным массам, временам релаксации и так далее. Это распределение означает самовоспроизводимость, метастабильность и сопряженность компонентов МСС в единую статистическую энергетическую систему. Для МСС (в частности, ГМО) характерны размытость и пространственно временное пересечение фазовых переходов (ФП), когда один из переходов не закончился, а другой уже начался, а распределение корреляционных радиусов (R) и параметров порядка ФП следует экспоненциальным законам. Следствием таких особенностей фазовых переходов является неоднородность агрегатного состояния вещества ГМО и неоднородность процессов звездообразования и аккрекции вещества в космическом пространстве. 

Кроме известных компонентов ГМО проведены расчеты модельных фрагментов соединений, аналогичных по составу и структуре асфальто-смолистым составляющим нефти – нефтяным смолам и нефтяным асфальтенам с числом алкилзамещенных бензольных и парафино-нафтеновых колец от 4 до 13, конденсатам асфальтенов с числом алкилзамещенных бензольных и парафино-нафтеновых колец от 13 до 52 ( в соответствии с теорией асфальто-смолистых веществ).

Полученные оценки показывают неисчерпаемость ресурсов органического вещества в видимой части Вселенной. Так, средние массы органических веществ не превышают 10¹⁵ масс Солнца, что, впрочем, мало по сравнению с массой космоса и составляют около 10^-10 наблюдаемой массы Вселенной (без учета скрытой массы).

Таблица - Ресурсы нефтеобразующих органических веществ в видимой части Вселенной, без учета потерь в процессах звездообразования

Органические соединения	Расчетные ресурсы в массах солнца
Метан	2,2 109-2,2 1015
Моноциклическая ароматика	3,0 108-3,0 1014
Бициклическая ароматика	107-1013
Трициклическая ароматика	106-1012
Фулерены	102-1012
Смолы	103-1012
Конденсаты асфальтенов	10-19-101

Из данных таблицы следует, что состав первичной нефти (протонефти) отличается от известных в настоящее время нефтей. Сказанное подтверждает гипотезы Соколова и Эйгенсона об абиогенном допланетном происхождении нефти на стадии формирования протодисков планет и агрегации (аккрекции) протопланетного вещества из межзвездных молекулярных облаков. Не исключено, что органические молекулы асфальтосмолистых веществ первичных углеводородных систем (протонефти) – молекулы с сильнейшим межмолекулярным взаимодействием – были связующим материалом в процессах аккрекции неорганических веществ в планетарные системы.

Возникает вопрос, почему разведанные углеводородные ресурсы нашей планеты все же малы и составляют порядка 10¹² кг. Очевидно, последнее обстоятельство обусловлено особенностями эволюции планет, которые в процессе аккрекции теряют большую часть легкого органического вещества. Эмиссия газов в планетах малой массы привела к обеднению их недр углеводородными ресурсами. Кроме того, процессы деструкции и молекулярной конденсации органических веществ на ранних стадиях аккреции, вследствие разогрева и жестких излучений, также уменьшили поверхностные ресурсы органического вещества планет и увеличили долю карбидного и графитированного углерода в их недрах. Эмиссия гелия и водорода с поверхности Земли свидетельствует о значительных запасах протовещества в глубинных недрах.

Возникает еще один закономерный вопрос. Что возникло сначала - жизнь или нефть? Что касается жизни, то вероятность формирования информационной молекулы ДНК, без которой невозможен биосинтез протеинов в ГМО, равна 0. Сказанное означает возможность формирования жизни только в планетарной среде. Таким образом, появление первичной нефти возможно до появления жизни - на стадии формирования планеты. Что касается молекулярных следов распада живых веществ - биомаркеров или хемофосилий, то они были занесены в первичные нефтяные системы на стадии возникновения жизни на Земле и являются результатом взаимодействия абиогенных и биогенных органических систем. Протонефти испытывали различные термобарические изменения и воздействие со стороны продуктов распада и метаболизма биоценозов.

Разумеется, правильность данной гипотезы может быть проверена в результате развития космических исследований и проведения сверхглубокого бурения. Ясным остается одно, что ресурсы органического вещества и углеводородных систем на Земле и в космосе значительно выше, чем это сегодня предполагается.

Космическая гипотеза сразу же подверглась крити­ке. Г. Гёфер указывал, что в этой концепции много фантастических предпосылок и что она построена лишь на предположениях и допущениях, остающихся пока совершенно недоказанными. Высказывал критические замечания и И. М. Губкин. В своем труде «Учение о нефти» он писал: «Если же иметь в виду вообще происхождение нефти и ее небольшие, не имеющие практического значения скопления, то нужно признать, что в очень редких случаях и в весьма ограниченных количествах нефть имеет неорганическое происхожде­ние и возникла в результате чрезвычайно небольших выделений из магмы. Только с этой точки зрения кос­мическая гипотеза и заслуживает того, чтобы о ней упомянуть. Но так как она претендует на универсаль­ность, то, понятно, она должна быть признана несостоя­тельной и фантастической в той же мере, как и кар­бидная и вулканическая и вообще все так называемые эманационныо гипотезы неорганического происхожде­ния нефти, основным недостатком которых является то, что все они построены на догадках и предположениях и теоретических рассуждениях, которые с геологиче­ской точки зрения не могут быть доказанными». В таком же ключе высказывался о неорганических гипотезах и академик В. И. Вернадский.

В итоге космическая гипотеза В. Д. Соколова была на некоторое время отверг­нута. Однако возрождение космических представлений об образовании нефти происходило в дальнейшем не­однократно. Одним из первых, кто вновь обратился к космосу, был академик АН УССР В. Б. Порфирьев. В 1957 г. он предложил обновленный вариант космической гипотезы: Земля при своем формировании захватила водород из первичной газовой материи. Проникая в раскаленные недра планеты, он реагировал с углеро­дом, растворенным в жидкой магме, и образовывал нефтяные углеводороды. Углеводороды, возникшие в первозданном веществе Земли, при ее остывании и формировании как планеты, поглощались остывающей магмой и позднее, поднимаясь по трещинам, внедрялись в осадочные породы, хотя оппоненты считают, что существование в не­драх Земли трещин большой протяженности, соединяю­щих земное ядро с поверхностью, невозможно.

Чтобы нефть и горючий газ могли синтезироваться из радикалов или из СО и Н₂, необходим реакционный объем. За счет полиморфных превращений и разуплотнения гетерогенного вещества подкоровой области в ней образуются зоны резко пониженного давления (рифтовая подушка, зоны декомпрессии, мантийный султан, или диапир, и т.п.) Туда и устремляется лавина нефтегазообразующих радикалов или СО с Н₂, там и создаются условия для возникновения полных углеводородных форм. Последние, поднимаясь в дальнейшем по разломам в разных условиях и с различной скоростью, претерпевают сложные превращения, формирующие привычный облик добываемой из скважин нефти.

Таким образом, нефть и по этой гипотезе является продуктом превращения первичных углеводородов космоса, попавших на Землю вместе с другой космической материей.

Еще более фантастический вари­ант космический гипотезы предложил новосибирский инженер В. Сальников в 1979 г.

Он объединил в единое целое две гипотезы—вулканическую и космическую, использовав предположение томского ученого Л. А. Пухлякова, что некогда у Земли кроме Луны был еще один спутник — Перун. Эта планетка, имевшая в своем составе большое количество углеводородов, находясь на чересчур низкой орбите, постепенно тормозилась о верхние слои атмосферы и, в конце концов, упала на Землю как это происходит с искусственными спутниками. Именно Перун принес на Землю элементы, составляющие углеводоро­ды. Резкий толчок активизировал вулканическую и горообразовательную деятельность. Миллиарды тонн вулканического пепла, мощнейшие грязевые потоки завалили принесенные из космоса углеводороды, похоронили их в глубоких недрах, где под действием высоких температур и давлений они превратились в нефть и газ.

Автор гипотезы обосновывает свои выводы необыч­ным расположением месторождений нефти и газа. Соединяя между собой крупные зоны нефтегазонакопления, В. Сальников получил систему параллельных синусоидальных линий, которая ему напомнила «про­екции траекторий искусственных спутников Земли». Поскольку, падая, Перун разделялся на отдельные сгустки плазмы, то места их падения и образовывали зоны нефтегазонакопления, отмечая путь летящего небесного тела. Подобная гипотеза по дерзости своего замысла сопоставима лишь с представлениями уже упомянутого каноника К. Клюка. В мире открыто свыше 30 тыс. месторождений нефти и газа, их можно соединять как угодно, получая самые прихотливые системы линий, остается только призвать на помощь воображение...

Еще одну гипотезу нисходящей миграции нефти с земной поверхности вниз и внезапного образования ее залежей предложил американский ученый Иммануэл Великовский. Согласно его точке зрения, источником накопления углеводорододов на Земле являются хвосты комет. Состоят они преимущественно из газообразного углерода и водорода. В космическом полете эта смесь не воспламеняется по причине отсутствия кислорода, но, попадая в атмосферу, содержащую кислород, возгорается. Если газы углерода и водорода окажутся в земной атмосфере в больших количествах, то часть их избежит сгорания, превратившись в жидкое текучее вещество.

В книге «Миры в столкновении», переизданной в России в 2002 г., И. Великовский приводит свидетельства различных народов о выпадении на поверхность Земли жидкого текучего вещества и огня. В священной книге майя запечатлена гибель обитателей древней Мексики от хлеставших с неба потоков битума. В древнеегипетских папирусах описываются пролившиеся вместе с камнями потоки горячей нефти. Египет тогда был почти полностью истреблен огнем. От воды, которая все гасит, тот огонь разгорался еще сильнее. Предания об огненном дожде И. Великовский обнаруживает среди народов Малайского архипелага, у западносибирских вогулов (ныне манси), в Вавилоне (Ираке). Сегодня во всех этих регионах обнаружены огромные запасы нефти.

Г. Хэнкок в книге «Следы богов» приводит свидетельства индейцев майя из западных нагорий Гватемалы о «потоке горящей смолы», который, как они утверждают, был одним из инструментов уничтожения мира. В Гран-Чако (Аргентина) индейцы матако рассказывают о «черной туче, которая пришла с юга во время наводнения и закрыла все небо. Сверкали молнии, гремел гром. Но капли, что падали с неба, походили не на дождь, а на огонь...»

В различных частях земного шара обнаруживаются котловины с залитыми битумом остатками животных. Широко известны озера вязкого природного битума Ла-Бреа близ Лос-Анжелеса, сохранившиеся до сих пор. В них нашли остатки мамонтов, мастодонтов, не менее 700 саблезубых тигров, бизонов, лошадей, верблюдов, гигантских ленивцев, уток, гусей. Палеонтологами подобные места трактуются, как природные ловушки для животных, которые потеряв инстинкт самосохранения, устремлялась в «битумные болота» и тонули, будучи не в силах выбраться из вязкой грязи. Но останки, найденные в Ла-Бреа, изломаны, смяты, деформированы, смешанны в однородную массу. Они скорее говорят о внезапной и ужасной массовой гибели животных, скопившихся в поисках спасения в одном месте. Таких мест могло быть много, но убежище в Ла-Бреа было внезапно залито битумом и, тем самым, сохранило останки животных до наших дней. Г. Хэнкок пишет об аналогичных находках плейстоценовых птиц и млекопитающих в месторождениях асфальта в Калифорнии (Карпинтерия и Мак-Киттрик).

Косвенно, подтверждает гипотезу И. Великовского то, что нефть сегодня нередко обнаруживается в кимберлитовых трубках. Нефть в плотных кимберлитах содержится в трещинах. Объемы ее там незначительны, но главное, что в кимберлитах и в их окрестностях нет никаких других источников возможного появления нефти или каких-либо нефтесодержащих пород. Некоторыми исследователями кимберлитовые трубки рассматриваются, как кольцевые астроблемы, возникшие под воздействием ударов космических тел.

О космическом происхождении нефти может свидетельствовать и повышенные концентрации в ней ванадия. При земном ее происхождении в нефти должны были бы доминировать элементы, наиболее распространенные в земной коре, типа железа или алюминия. Ванадий же относится к редко распространенным на Земле элементам. Не привнесен ли он из космоса? Неясно и откуда в нефти столько серы – элемента, которым живые организмы небогаты.

После того как горючая нефтеносная жидкость пролилась, она вначале еще могла держаться на поверхности морей. Наверное, пропитывала собой верхние слои почвы и частично поглощалась пожарами. Затем нефть профильтровалась на глубину сквозь пористые пески и трещиноватые известняки или гипсы и другие проницаемые для нее породы. Нефть скопилась в синеклизных понижениях, отчасти дифференцировалась на фракции, из нее истек газ, скопившийся под газонепроницаемыми куполами. Теперь выявить эти залежи можно только глубоким бурением.

За истекшие с тех пор века следы нефтепроявлений у земной поверхности были промыты дождями, паводками и текучими водами. Но остатки былых нефтяных залежей до сих пор обнаруживаются в илах озер и служат индикаторами при поисках месторождений углеводородов.