煤和石油來自宇宙？！

■ 孫文德

傳統概念中，煤、石油和天然氣都屬于化石燃料，來源于地球上的遠古生物體。但是，如果有人告訴你說，這些化石燃料可能來自死亡的恒星，在45億年前地球形成時，它們就被埋藏進了我們的地球，你信嗎？

美國康奈爾大學的天文學教授托馬斯·金是持如此說法的第一人。1977年，他對傳統的生物說提出了挑戰，認為地球上的煤和石油等碳氫化合物來自地球之外，它們產生在星云中，由流星或彗星帶到了地球。

雖然托馬斯·金的假說在當時找不到實證，但是之后的天文觀測和發現卻為它提供了有力的支持。年邁的恒星在演化到后期時，會用一種復雜的方式制造出碳氫化合物。然后，這些恒星會把大量的這類有機化合物釋放到銀河系空間中。因為太陽系是由銀河系中的一個星云產生的，地球理所當然地得到了一些含有豐富碳氫化合物的物質。

宇宙大爆炸早期就產生了氫，而恒星是制造碳的“工廠”。當一顆質量像太陽一樣的恒星衰老時，它的溫度變得如此之高，以致星球內部的氦原子燃燒而聚變成了碳原子。在這顆恒星生命最后的100余萬年里，那些碳原子移動到了星球的表面，隨之進入了附近的恒星大氣。這種恒星被稱為碳星。

雖然天文學家早在半個多世紀前就已經知道恒星能夠產生碳，但意識到這些衰老的碳星有能力把碳原子變成分子卻是21世紀的事。這個發現過程始于20世紀70年代，當時，研究人員觀測到了一顆被稱為獅子座CW的衰老的恒星，它制造并向太空噴射出大量的一氧化碳分子。

1977年，美國加利福尼亞大學的三位天文學家在NGC7027行星狀星云中發現了幾個神秘的化學物質輻射特征，它們被認為是從像獅子座C W星一樣的碳星演化成的天體上發出的。由于這些奇怪的紅外特征無法與地球上任何已知的原子或分子的紅外特征相對應，他們稱之為不明紅外特征。

到了1981年，美國科學家沃爾特·杜利和戴維·威廉姆斯認為，不明紅外特征對應的是芳香族化合物。20年后，由于有了更多的觀測證據，他們的說法得到越來越多的研究人員的認同。

人們在碳星中沒有發現這些芳香族化合物，而在比這些碳星要老一些的行星狀星云上卻發現了，這意味著這些化合物是從環繞恒星的散逸云層中產生的。考慮到恒星的演化理論，產生這些芳香族化合物最可能的階段是天體從碳星向行星狀星云演化的那段時間。

1995年，歐洲空間局發射了一顆“紅外太空觀測”衛星，它可以跟蹤并確認原行星狀星云中這一奇怪的化合過程。通過觀測，天文學家出乎意料地獲得了豐富的光譜記錄，清楚地展示出脂鏈附著在芳香族環上。也就是說，最初，一些化合物無規則地混合到了一起，由于受到來自原行星狀星云紫外線輻射的作用分子的部分外殼結構發生了改變，這些化合物變成了芳香族物質。

法國的一個研究小組對這一發現很感興趣，他們把這些紅外觀測結果和煤的相應特征進行了比較，發現了奇妙的近似性。煤是由芳香族環和脂鏈組成的混合物，它的黑色也與觀測結果吻合。尤其重要的是，該研究小組認為，觀測到的物質還可能是油田質。油田質在地球上是一種分布于巖石中的不溶性焦油狀有機化合物，被認為是石油等液態碳氫化合物的來源。

杜利用激光轟擊石墨制造出了一種叫做氫化芳香碳的物質，它的化學結構特性非常接近天文觀測到的物質。其他研究人員也進行了一些實驗，結果和天文觀測中的光譜分析結果非常相似。

地質學界對托馬斯·金的化石燃料非生物起源說不屑一顧，他們的一個反對意見是，原生碳氫化合物不可能逃過地球形成之初的高溫和強烈沖撞。在托馬斯·金最初的理論中，他只考慮了簡單的碳氫化合物，如原生天然氣。在那時，他當然不知道恒星可以制造出如油田質般復雜的有機物。固態的油田質當然比天然氣的適應性強多了，會有更大的機會逃過地球形成時的強烈影響。

為了解釋煤的存在，托馬斯·金假設地球深處的微生物在起作用，它把碳氫化合物轉化成了煤。但如果最初形態是油田質，則這一假設就成了畫蛇添足。通過自然地失去氫、氧和氮，油田質就變成了煤。石油通常出現在富含油田質的沉積層中，被認為是油田質降解形成的，而這兩個過程都會產生天然氣。

最后，研究人員分析認為，如果地球之外的確存在油田質等物質，那么由于銀河系早在地球產生之前已存在了很久，宇宙中這類物質的存在將會是非常豐富的。推算下來，地球上煤和石油的儲量將遠遠超過目前人們的預期。與之相應，這將影響煤、石油等資源的開發戰略，甚至影響全球經濟。