Sự thật về dầu mỏ, nguồn năng lượng không bao giờ cạn?

Gần đây, Elon Musk, người giàu nhất nhì hành tinh, lại đưa ra một số tuyên bố gây sốc liên quan đến vấn đề năng lượng.

Ông tuyên bố trong vòng hai năm nữa, phi thuyền không người lái đầu tiên sẽ đáp xuống sao Hỏa. Bốn năm sau đó, khởi động tàu vũ trụ có người lái; Trong vòng 20 năm tới, sẽ xây dựng một thành phố tự cung tự cấp trên sao Hỏa. Kế hoạch di dân lên sao Hỏa sẽ chính thức khởi động!

Người hâm mộ đã rất phấn khích sau khi nghe tin này, mỗi người đều đang chuẩn bị chào đón sự xuất hiện của thế giới mới. Nghe nói, lô di dân sao Hỏa đầu tiên đã bắt đầu tiết kiệm tiền.

Nhưng chờ đã, làm thế nào những con người Trái Đất mong manh có thể tự cung tự cấp được ở một nơi hoang vắng như sao Hỏa? Câu hỏi đầu tiên chúng ta phải đối mặt là, hai nhân tố quan trọng nhất cho sự sinh tồn của con người: nước và năng lượng đến từ đâu?

Năng lượng sao Hỏa

Có người đứng lên nói, đừng hoảng sợ, trên sao Hỏa khả năng có nước, và cũng có dầu mỏ. Bởi vì tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity của NASA đã mang đến tin vui.

Curiosity đáp xuống miệng núi lửa Gale trên sao Hỏa vào ngày 6 tháng 8 năm 2012. Nhiệm vụ chính của nó là nghiên cứu các đặc trưng khí hậu và địa chất của sao Hỏa, đánh giá xem sao Hỏa có điều kiện môi trường để sinh vật sinh tồn hay không, và khám phá khả năng sao Hỏa trở thành hành tinh thích hợp cho con người sinh sống hay không.

Năm 2015, Curiosity phát hiện đất sao Hỏa rất giàu độ ẩm, khoảng 1,5% đến 3%, cho thấy sao Hỏa có đủ nguồn nước cho những người nhập cư trong tương lai.

Ngay từ năm 2013, Curiosity đã phát hiện ra khí metan gần miệng núi lửa nhưng hàm lượng không cao. Metan là thành phần chính của khí tự nhiên và thường tồn tại cùng với dầu mỏ.

Năm 2019, Curiosity bất ngờ phát hiện một lượng lớn khí metan trong miệng núi lửa Gale. Lần này toàn bộ cộng đồng khoa học rất phấn khích. Một số nhà khoa học tin rằng điều này có thể chỉ ra rằng có sự sống trên Sao Hỏa và có một số vi sinh vật có thể giải phóng khí metan.

Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng dựa trên môi trường của Sao Hỏa, khả năng tồn tại của vi sinh vật là vô cùng ít. Việc phát hiện ra khí metan có thể chỉ ra một mỏ dầu lớn bên dưới miệng núi lửa. Bởi vì trong thăm dò mỏ dầu trên Trái đất, khí metan cũng là chỉ số quan trọng để xác định có mỏ dầu dưới lòng đất hay không.

Cái gì đây? Dầu mỏ chẳng phải có nguồn gốc từ sinh mệnh viễn cổ sao? Xác thực vật bị chôn dưới đất dần dần biến thành than; xác động vật bị chôn dưới đất dần dần biến thành dầu mỏ. Lẽ nào không phải vậy sao? Không có sự sống nào trên sao Hỏa, làm sao có thể sản sinh ra dầu mỏ?

Bạn có thể không biết điều này. Kỳ thực, luôn tồn tại hai giả thuyết khác nhau trong giới khoa học về làm thế nào dầu mỏ được sản sinh ra, đó là thuyết hữu cơ và thuyết vô cơ.

Thuyết vô cơ và thuyết hữu cơ

Thuyết hữu cơ cho rằng dầu mỏ được hình thành từ từ trong một thời gian dài bởi xác của các sinh vật thời tiền sử dưới nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình này có thể mất hàng triệu hoặc hàng trăm triệu năm.

Trải qua thời gian dài, các chất hữu cơ này được trộn lẫn với đất, chôn dưới lớp đá trầm tích dày, dưới nhiệt độ và áp suất cao dưới lòng đất, dần dần chuyển hóa thành đá phiến dầu dạng sáp.

Sau đó lại phân hủy thành hydrocarbon lỏng và khí. Loại hóa lỏng là dầu mỏ, còn loại hóa khí là khí tự nhiên. Vì chúng đều nhẹ hơn nham thạch, nên sẽ thẩm thấu lên trên, tích tụ từ từ tạo thành các mỏ dầu.

Theo giả thuyết này, dầu là nguồn tài nguyên không thể tái tạo, dùng một thùng là hết một thùng. Vào những năm 1970 đã xảy ra cuộc khủng hoảng dầu mỏ, từng có chuyên gia lo lắng, cho rằng trong 20 năm nữa, nguồn dầu mỏ trên Trái Đất sẽ cạn kiệt.

Tuy nhiên, đã 50 năm trôi qua, thị trường dầu mỏ vẫn đang bùng nổ. Không chỉ ở Trung Đông, dầu mỏ được khai thác liên tục, mà các mỏ dầu lớn cũng không ngừng được phát triển ở Mỹ, Canada và các nơi khác trên thế giới.

Chỉ trong 20 năm từ 1976 đến 1996, trữ lượng dầu toàn cầu đã tăng 72%, đạt 1,04 nghìn tỷ thùng. Trong số đó, trữ lượng dầu ở Trung Đông, kho dầu lớn nhất thế giới, đã tăng hơn gấp đôi.

Điều đáng kinh ngạc hơn nữa, là có một số mỏ dầu, trong tình huống đã khai thác cạn kiệt, lại sản sinh ra dầu mới. Mỏ dầu đảo Eugene ở Mỹ là một ví dụ điển hình. Mỏ dầu đảo Eugene được khai thác vào năm 1973.

Vào thời kỳ đỉnh cao, nó sản xuất ra 15.000 thùng dầu mỗi ngày. Nhưng đến năm 1989, sản lượng giảm mạnh xuống chỉ còn 4.000 thùng/ngày.

Ngay khi mọi người nghĩ mỏ dầu này sẽ sớm cạn kiệt, thì sản lượng dầu đột nhiên bắt đầu tăng vào năm 1995, nhanh chóng quay trở lại mức 13.000 thùng mỗi ngày, tương đương với mức đỉnh điểm.

Trữ lượng dầu cũng tăng từ 60 triệu thùng ban đầu lên 400 triệu thùng. Và các nhà khoa học rất ngạc nhiên khi phát hiện, tuổi địa chất của loại dầu mới này hoàn toàn khác với loại dầu phun ra cách đây 10 năm. Nói cách khác, dầu này đến từ một nguồn mới.

Các nhà khoa học vô cùng bối rối. Năng lực tự bổ sung nhanh chóng của mỏ dầu đảo Eugene đến từ đâu? Lẽ nào đầu mỏ không phải là một nguồn tài nguyên hữu hạn?

Lúc này, thuyết vô cơ vốn bị lãng quên một thời gian lại được khơi dậy. Bởi vì thuyết vô cơ cho rằng dầu mỏ không bao giờ cạn kiệt.

Dầu mỏ đến từ thuở Sáng Thế

Theo giả thuyết này, dầu mỏ có nguồn gốc từ thời điểm bắt đầu hình thành Trái Đất, thời kỳ mà một số nhà khoa học gọi là thời kỳ “thái sơ”.

Khi Trái Đất mới được hình thành, nó được cấu tạo từ vật chất tích tụ dạng rắn, trong đó cũng bao gồm không ít thiên thạch từ không gian ngoài Trái đất, một số thiên thạch rất giàu carbon. Sau đó chúng bị đẩy sâu vào lõi Trái Đất, trở thành vật trầm tích. Đá kim cương đến từ loại vật liệu trầm tích này.

Khi núi lửa phun trào, một lượng lớn đá kim cương được mang ra từ sâu trong lòng đất. Đá kim cương là kim cương tinh khiết, chỉ chứa nguyên tố carbon. Muốn hình thành loại đá kim cương này phải có áp lực rất cao, loại áp lực này chỉ nơi ở dưới mặt đất 150 km hoặc sâu hơn mới có thể đạt tới.

Vì vậy, rõ ràng là có rất nhiều carbon rất tinh khiết nằm sâu trong lòng Trái đất. Và lượng carbon liên tục di chuyển lên bề mặt.

Nhưng các vụ phun trào núi lửa không phải là phương thức chủ yếu để carbon di chuyển lên trên. Carbon dioxide và metan, hai loại khí chứa các nguyên tố carbon, là những chất mang carbon chính. Chúng có thể vận chuyển carbon từ sâu trong lòng đất đến mọi ngóc ngách.

Trong khi carbon di chuyển lên trên thì hydro chôn sâu trong lòng đất cũng thẩm thấu qua vỏ Trái Đất. Năm 2018, một lượng lớn khí hydro tinh khiết thẩm thấu ra khỏi vỏ Trái Đất được phát hiện ở vịnh Carolina nước Mỹ, lên tới 2.700 mét khối mỗi ngày.

Tại sao có khí hydro sâu trong lòng đất? Theo lý thuyết Vụ nổ lớn, vào thời điểm bắt đầu Vụ nổ lớn, chỉ có hai nguyên tố là hydro và heli, trong đó hàm lượng hydro là nhiều nhất.

Hai loại nguyên tố này trong phản ứng tổng hợp hạt nhân của các ngôi sao hình thành nên các chủng các dạng nguyên tố khác nhau, có thể nói là “mẹ của vạn vật”. Cho đến hiện tại, hydro là nguyên tố có hàm lượng nhiều nhất trong vũ trụ, tiếp theo là heli.

Khi bắt đầu hình thành Trái Đất, trọng lực còn chưa hình thành, mọi thứ đều trôi nổi trên không, một lượng lớn hydro bị nén sâu trong lõi Trái Đất là điều không phải không có khả năng.

Hydro này từ từ bốc lên từ lõi Trái Đất. Khi đến điểm nối giữa lớp vỏ và lớp phủ Trái Đất, nó sẽ phản ứng với carbon dioxide cũng bốc lên từ lõi Trái Đất, còn phản ứng với nước trong địa tầng, hình thành hydrocarbon.

Các hợp chất này tích tụ trong các vết nứt trên vỏ Trái Đất, dưới tác dụng của áp suất cao mà hình thành dầu mỏ. Vì carbon và hydro không ngừng bốc lên từ sâu trong lòng Trái Đất, nên dầu mỏ dùng bao nhiêu cũng không cạn kiệt.

Nói đến đây, một số người đã đặt ra câu hỏi, chẳng phải hydrocarbon chỉ tồn tại trong chất hữu cơ sao?

Lúc này, các nhà thiên văn học đứng dậy phát biểu. Họ nói, không, không. Bởi vì giới thiên văn học phát hiện bầu khí quyển của sao Thổ, sao Mộc, sao Thiên Vương và sao Hải Vương cực kỳ giàu khí metan và các hydrocarbon khác.

Mặt trăng Tethys của sao Thổ cũng có bầu khí quyển dày đặc khí metan và etan. Năm 1986, khi sao chổi Halley, vốn chỉ ghé thăm Trái Đất một lần trong 76 năm, quay trở lại, phần đầu của sao chổi được bao phủ bởi một tầng sơn dầu đen. Các nhà nghiên cứu tin rằng đây phải là nhựa đường hoặc các loại hydrocarbon tương tự khác.

Trên những hành tinh này, cho đến nay, không có sự sống hữu cơ nào được tìm thấy. Do đó, các nhà thiên văn học tin rằng hydrocarbon có mặt khắp nơi trong vũ trụ, chứ không phải là duy nhất trên Trái Đất.

Khí metan được Curiosity phát hiện trên sao Hỏa ủng hộ mạnh mẽ nhận định này.

Mặc dù sao Hỏa nhỏ hơn Trái Đất, nhưng kết cấu thì rất tương tự. Trên sao Hỏa có rất nhiều ngọn núi lửa khổng lồ, khi những ngọn núi lửa này phun trào, chúng cũng sẽ mang theo một lượng lớn dung nham từ địa tâm, rất giống với những ngọn núi lửa trên Trái Đất.

Khí metan là thành phần chính của khí tự nhiên, và khí tự nhiên và dầu mỏ luôn song hành cùng nhau trên Trái Đất. Do đó, miệng núi lửa sao Hỏa nơi tìm thấy lượng lớn khí metan cũng có thể chứa một lượng lớn dầu mỏ.

Mỏ dầu dưới miệng núi lửa

Trên thực tế, 30% trong số khoảng 180 miệng hố va chạm trên Trái Đất không chứa khoáng vật, mà là sinh xuất dầu và khí tự nhiên.

Khi khủng long tuyệt diệt, một lượng lớn thiên thạch rơi xuống Trái Đất, thiên thạch lớn nhất trong đó đã rơi xuống Bán đảo Yucatán ở Mexico, tạo thành một miệng núi lửa lớn có đường kính 180 km và sâu 900 mét.

65 triệu năm sau, một lượng lớn dầu được phát hiện dưới miệng núi lửa lớn mang tên “Miệng núi lửa Chicxulub”, ước tính có thể cung cấp cho thế giới trong 20 năm.

Tại sao có nhiều dầu dưới miệng núi lửa?

Nhà vật lý thiên văn người Mỹ Thomas Gold cho rằng nguyên nhân là do lực va chạm của thiên thạch quá mạnh, tạo ra nhiều khe hở trên vỏ Trái Đất, nên dầu chôn sâu trong lòng đất thẩm thấu lên theo các khe hở này. Chính là đơn giản như vậy, dầu mỏ căn bản không liên quan gì đến sinh vật thời tiền sử.

Gold là một người ủng hộ trung thành của thuyết vô cơ. Để chứng minh lý thuyết của mình, năm 1986, Gold hợp tác với Cơ quan Năng lượng Quốc gia Thụy Điển tiến hành thí nghiệm ở Hồ Siljan, miệng núi lửa lớn nhất châu Âu.

Tại sao lại chọn Hồ Siljan? Bởi bên dưới hồ Siljan là đá granit không chứa bất kỳ chất hữu cơ nào. Nếu dầu thực sự là do vật chất hữu cơ trầm tích mà thành, thì nó sẽ chỉ có thể tồn tại trong đá phiến dầu trong đá trầm tích, chứ không phải là đá granit.

Kết quả diễn ra đúng như Gold mong đợi. Sau bốn lần cố gắng, đội kỹ thuật quả thực đã đào được dầu. Mặc dù chỉ đào được 80 thùng dầu mà không đào được một mỏ dầu lớn như Gold mong đợi, thuyết hữu cơ vẫn bị tát vào mặt.

Thuyết hữu cơ liền vặn lại, chỉ có 80 thùng dầu, nói không chừng, đó là từ dầu bôi trơn trên đầu khoan. Nếu có bản sự, hãy tìm một mỏ dầu xem.

Một mỏ dầu như vậy thực sự đã được tìm thấy. Năm 2006, một mỏ dầu khí hỗn hợp có trữ lượng đáng kinh ngạc được phát hiện ở Karamay, Tân Cương. Trong đó, trữ lượng dầu mỏ lên tới 8,6 tỷ tấn. Mỏ dầu siêu lớn này nằm trên đá núi lửa. Đá núi lửa, giống như đá granit, không thể tạo ra dầu theo thuyết hữu cơ.

Tuy nhiên, thuyết hữu cơ vẫn còn một nhát rìu cuối cùng, đó là tại sao trong dầu mỏ lại luôn có thể tìm thấy các hợp chất hữu cơ chỉ có trong cơ thể sinh vật?

Vi khuẩn trong dầu mỏ

Về điểm này, thuyết vô cơ giải thích thế này. Họ nói rằng có một số vi khuẩn chịu nhiệt rất tốt trên Trái Đất, được gọi là vi khuẩn siêu chịu nhiệt sống trong suối nước nóng, miệng núi lửa đang hoạt động, dung nham dưới đáy đại dương và dầu mỏ chôn sâu dưới lòng đất. Các hợp chất hữu cơ trong dầu mỏ là đến từ những vi khuẩn này.

Kể từ những năm 1970, vi khuẩn này đã được tìm thấy trong các mạch nước phun có nhiệt độ lên tới 160 độ C và trong dung nham dưới đáy đại dương.

Trên tạp chí Nature ngày 21 tháng 10 năm 1993, tiến sĩ Sturt và nhóm của ông từ Đại học Regensburg ở Đức báo cáo, trong các tầng dầu dưới lòng đất Biển Bắc và Alaska, phát hiện nồng độ cao các vi sinh vật siêu chịu nhiệt.

Các vi sinh vật này đến từ độ sâu gần hai dặm, nơi nhiệt độ dầu đạt tới 230 độ. Trước đó, không ai nghĩ rằng sự sống có thể được sinh ra trong điều kiện khắc nghiệt như vậy.

Sau khi trả lời câu hỏi này, thuyết vô cơ cũng phóng ra một nhát búa tạ. Họ cho biết nhiều mỏ dầu trên khắp thế giới rất giàu khí heli. Nồng độ heli cao thường đồng hành với khí metan. Nếu khí metan đến từ các sinh vật thời tiền sử, thì thuyết hữu cơ giải thích không thông, vì khí heli là có hại cho sinh vật sống.

Nếu một người vô tình hít phải một nồng độ heli nhất định, người đó sẽ bị buồn nôn, nôn mửa và thậm chí hôn mê. Vì vậy, nồng độ heli trong cơ thể sinh vật sẽ không cao. Vậy thì, khí heli trong các mỏ dầu có nguồn gốc từ đâu?

Nhưng điều này lại có thể được giải thích dễ dàng bằng thuyết vô cơ. Bởi vì hydro và heli là những vật chất tồn tại trong thời kỳ đầu hình thành vũ trụ, chúng cũng tồn tại phổ biến trong vũ trụ.

Vì vậy, trong thời kỳ sơ khởi của Trái Đất, sẽ có một lượng lớn hydro và heli được lưu trữ ở tâm Trái Đất. Khi chúng bay lên bề mặt, hydro và carbon kết hợp với nhau để tạo ra dầu mỏ. Nhưng là một loại khí trơ, heli một mình tự bay lên khỏi mặt đất. Chẳng phải lời giải thích này khá hợp lý sao?

Về câu hỏi này, chưa có ai trong thuyết hữu cơ hồi ứng.

Vậy dầu mỏ có đúng là dòng sữa được Mẹ Trái Đất ban tặng cho nhân loại, là nguồn năng lượng vô tận từ sâu trong lòng Trái Đất?

Theo DKN

• Giao tiếp với người chết qua điện thoại di động?
• Tận thế Ragnarok từng xảy ra sau “Mùa đông vĩ đại” kéo dài 3 năm
• Đếm ngược đến sự thay đổi của nền văn minh mới?