Цивилизация
За образование по крайней мере некоторых угольных месторождений и производство метана в угольных пластах несут ответственность микроорганизмы. Такой вывод был сделан группой американских ученых под руководством Макса Ллойда из Университета штата Пенсильвания, протестировавшей образцы угля со всего мира. Статья об этом опубликована в журнале Science.
Новое открытие имеет большое прикладное значение — в первую очередь с точки зрения оценки темпов регенерации метанового топлива, откачиваемого с помощью дорогостоящих и быстро иссякающих скважин, так как именно этот механизм лежит в основе одной из первых стадий формирования угля — и по этому поводу ведутся частые дискуссии. Исследователи изучили метоксильные группы в образцах угля со всего мира и оценили соотношение в них стабильных и нестабильных изотопов углерода для того, чтобы показать, что исходный органический материал становится углем именно под действием микробов, а не просто обычных химических реакций.
Метоксильная группа состоит из атома углерода с тремя атомами водорода, присоединенными к атому кислорода. Атом кислорода может присоединяться к любому количеству мест в более крупной молекуле. В случае угля он присоединяется к атому углерода в одной из кольцевых структур угля. «Если бы вы опросили геохимиков, то большинство из них заявило бы, что уголь образуется под действием температур, кислот или катализаторов, — объясняет Макс Ллойд. — Однако наши результаты говорят об ином. Они показывают, что именно микробы перерабатывают метоксильные группы угля, преобразуя при этом сам уголь и попутно производя метан».
Уголь образуется, когда растительный материал в заболоченных лесах попадает в воду и быстро захоранивается. Органический материал проходит стадию торфа, затем он становится лигнитом, потом суббитоминозным, или бурым углем, битуминозным углем и, наконец, антрацитом, достигая в этом случае максимальной степени углефикации. Антрацитовый уголь состоит в основном из углерода, в то время как бурый уголь по-прежнему содержит много растительных остатков. Кроме того, в поровых пространствах между пластами угля обитают анаэробные микробы, производящие специальные ферменты, которые отрывают метоксильные группы с образованием — в конечном счете — метана.
Стабильные изотопы углерода могут содержать 12 или 13 нуклонов, при этом углерод-13 немного тяжелее и менее распространен в природе. Биологические организмы обычно предпочитают один изотоп другому, поэтому по процентному содержанию изотопов как раз и можно доказать биологическое происхождение угля.