中科院的那项研究最大的亮点是1.在岩浆岩裂隙中发现干酪根型有机质;2.这种干酪根型有机质的碳同位素明显较轻。干酪根作为复杂有机质热演化的产物,必然是火星曾存在过复杂有机质的铁证。从地球上的碳同位素生物分馏作用来看,这一过程会使有机质倾向于富集轻同位素,因此间接证明火星上曾存在过类似的碳同位素分馏效应,即可能是生物分馏作用。于是,便存在一种可能性:火星曾经存在过复杂的碳基生命形式。
然而,在火星上发现甲烷其实并不令人感到意外。
首先从成因来看,甲烷的成因有以下几种主要方式:
无机成因:
1).水岩反应为代表的无机成因气(橄榄石的蛇纹石化作用等)
有机成因:
2.1).有机质热演化早期释放的生物成因气(沼气也算)(近地表处)
2.2).有机质热演化中后期形成的热解气(地下深部渗透至地表)
2.3).有机质热演化晚期形成的裂解气(地下深部渗透至地表)
作为曾经存在岩浆活动的类地行星,火星的矿物组分与地球有一定的相似性,水岩反应形成甲烷是必然存在的过程。无非是量多量少的问题。这种无机成因气都可以在地球上形成天然气藏,安知火星上没有类型的气藏存在?
但话说回来,好奇号目前所处的地方是一个陨石坑,钻探地层是年轻的湖相-三角洲沉积物,基于这一点,我宁愿相信那些甲烷是过去湖泊沉积的有机质在近地表处经过热演化形成的生物成因气。甚至不排除地下大型气藏渗透至地表的气苗。不过,在有更多证据以前,好奇号的发现实在没有什么说服力。这一点,NASA的报道里也直言无法排除无机成因的可能性。
天然气的有机成因中,上述2、3、4其实是一脉相承的。如下面几个图:
有机质热演化的综合概念图:
一个不同类型干酪根的简化热演化模型:
tip:湿气是指非甲烷类的烃类气体,如乙烷。
埋藏的有机质在浅地表受到微生物分解作用和一定的受热,可以脱离出一些气体【生物成因气】,甲烷是其中的重要组分。随着埋深的进行,压力和温度进一步升高,有机质开始向干酪根转化——不溶于水、非氧化酸、碱和非极性有机溶剂的大分子有机物。这些干酪根进一步受到高温高压的作用,就会开始进入热解、进而裂解的阶段,释放出液态烃类(石油)和短链气态烃类(甲乙丙丁烷等)。这种有机质受到埋藏释放甲烷的途径,是一类很常见也很重要的现象。
那么,如何去证实这些甲烷是有机成因的呢?除了同位素比值,好像也没有什么直接的方法了。或者直接对湖泊沉积的泥质沉积物进行有机质的抽提和质谱分析,直接证实古代湖泊沉积物里是否有复杂有机质。就不知好奇号有没有相应设备。
不过,我并不介意亲自去做个有机质抽提实验~
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