Dầu mỏ vẫn đang hình thành

Hơn 100 năm qua, người ta đã xăm nát bề mặt trái đất để tìm mỏ dầu. Loại dung dịch chứa hydrocarbon (cácbuahydro) đen đen sền sệt trông ghê chết ấy bỗng trở nên quý như vàng, khiến người ta phải cố mà vắt lấy từng giọt từ rất sâu trong lòng đất, chỉ vì nền kinh tế toàn cầu hầu như phụ thuộc hoàn toàn vào nó. Giả thuyết mới nhất của một nhà khoa học Nga, chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ vi sinh - Boris Zimin - sau khi nghiên cứu và khám phá quá trình hình thành của dầu ở độ sâu vài nghìn mét cho thấy rằng, có thể tái tạo dầu mỏ.

Dầu trong ống nghiệm

Quan niệm truyền thống về quá trình hình thành dầu được mô tả khá kỹ trong sách giáo khoa bậc trung học. Có hai lý thuyết kinh điển về nguồn gốc của dầu: hữu cơ và vô cơ. Theo thuyết thứ nhất, hydrocarbon hình thành từ thành phần hữu cơ còn lại của thế giới động thực vật cổ đại, lắng xuống đáy biển và sông hồ, được các vi sinh vật “xử lý” để biến thành dầu mỏ như hiện nay. Theo lý thuyết này, sự hình thành cuối cùng của dầu diễn ra ở độ sâu 800-1.500m. Tuy nhiên, ngày nay người ta vẫn có thể tìm thấy dầu ở độ sâu hàng chục nghìn mét.

Minh họa về dầu mỏ trong ống nghiệm

Còn theo lý thuyết thứ hai - thuyết vô cơ - trong lớp vỏ trái đất, dưới tác động của nhiệt độ cao, các gốc hydrocarbon được hình thành từ cacbon và hydro. Lý thuyết này đã bị phản bác. Boris Zimin phát biểu: “Mặc dù những người ủng hộ lý thuyết hữu cơ cho rằng, thuyết này là không thể phủ nhận, cho đến nay vẫn chưa có ai có thể chứng minh được dầu thấm sâu vào lòng đất bằng cách nào để rồi tích hợp thành mỏ dầu. Đất sét trầm tích trong hàng triệu năm chỉ có thể biến thành những phiến đá sét dễ cháy, chứ không thể biến thành dầu”.

Vị chuyên gia công nghệ sinh học này đưa ra một lý thuyết hoàn toàn mới, có thể giải thích nhiều điều kỳ lạ. Bản chất của vấn đề là ở chỗ, dầu hình thành không phải từ tàn tích hữu cơ của thực vật và tảo (vì nếu như vậy thì nó không thể lắng xuống độ sâu cả chục ngàn mét) mà có nguồn gốc từ sinh khối vi sinh vật, toàn bộ chu kỳ cuộc sống diễn ra ở các lớp sâu.

Nhà nghiên cứu đã thực hiện một thí nghiệm: đưa vào ống nghiệm một số lượng nhỏ các vi sinh vật hiếu khí rồi sục vào đó hỗn hợp của oxy và methane - một loại khí có nhiều trong lòng đất. Là một chất dinh dưỡng cho vi sinh vật, khí này sẽ giúp tăng sinh khối của chúng. Chỉ sau 4 giờ, sinh khối này tăng gấp đôi và 4 giờ sau nữa sẽ tăng gấp 8 lần. Hãy tưởng tượng quá trình này diễn ra với quy mô lớn đến thế nào trong lòng đất, nơi mà khí mêtan vô cùng phong phú. Tốc độ tăng trưởng sinh khối có thể bị hạn chế vì thiếu oxy. Ví dụ, tại vịnh Kraternaya thuộc quần đảo Kuril, người ta đã phát hiện sự sống phong phú dưới đáy sâu của các miệng núi lửa. Zimin cho biết: “Ở độ sâu vài kilômét bên dưới đáy biển, nơi hoàn toàn không có ánh sáng, trung bình 1m² có tới khoảng 2,5kg sinh khối vi sinh vật. Chuỗi sự sống ở đây không bắt nguồn từ hiện tượng quang hợp vốn là đặc trưng của cây xanh, mà tồn tại trên cơ sở của một hiện tượng được gọi là hóa hợp (chemosynthesis), nghĩa là khi vi khuẩn tạo ra chất hữu cơ không phải nhờ sự trợ giúp của ánh sáng mặt trời mà nhờ vào năng lượng hóa học phát sinh trong phản ứng oxy hóa”.

Tương tự như trong ống nghiệm, trên thực tế, việc tăng trưởng theo cấp số nhân của sinh khối xảy ra trong hệ thống các tầng nước ngầm, trong đó có những lớp thấm nước xen kẽ với lớp không thấm nước. Các lớp cũng có thể hình thành nhiều hình dạng khác nhau với các nếp gấp, nơi diễn ra nhiều quá trình hóa hợp độc đáo. Với sự trợ giúp của khí mêtan, oxy và môi trường nước, sinh khối tăng lên, sau đó các vi sinh vật tự chết theo một quá trình tự nhiên.

“Bẫy dầu” trong lòng đất

Trước đây người ta nghĩ rằng, trong các tầng nước ngầm ở độ sâu lớn không có sự hiện diện của oxy. Nhưng về sau, các chuyên gia hóa - thủy - địa chất phát hiện ra rằng, dù sao trong những khu vực diễn ra các hoạt động kiến tạo địa chất để hình thành núi, oxy có thể thâm nhập sâu vào lòng đất theo các vết nứt của lớp vỏ trái đất. Khi đó, người ta xác định rằng, dầu hình thành ở độ sâu khoảng 2.000m.

Ngoài ra có một ý kiến cho rằng, ở những độ sâu lớn hơn, nơi mà oxy không thể xâm nhập, các vi khuẩn kỵ khí, trong quá trình hoạt động sống của mình sẽ tạo ra oxy. Vì vậy, ở độ sâu lớn, cả ba thành phần cần thiết đều có thể tham gia trong các phản ứng. Xác của các vi sinh vật đã chết tồn tại như những hạt nhỏ trong nước, xen giữa các hạt cát, trông giống như một khối đồng nhất. Sau đó, ở các tầng chứa nước, giống như một mạng lưới giao thông vận tải, có những khoảng trống cho sự hình thành tiếp theo của dầu và dầu được chuyển đến các nếp gấp đặc biệt, gọi là vũng gom dầu. Tầng chứa nước thường có những chỗ uốn cong lên như mái vòm, nơi nước lúc đầu dâng lên, sau đó hạ xuống. Do có khối lượng riêng thấp hơn nước, các vi sinh vật nổi lên trên, bên dưới tán vòm và kết dính lại với nhau, tạo thành một cụm các sinh khối, với thành phần chính là protein. Những mái vòm như thế được gọi là “bẫy dầu”. Sau khi rơi vào “bẫy dầu”, các sinh khối được chuẩn bị để chuyển sang trạng thái hóa học mới, nghĩa là được chuẩn bị để trở thành dầu. Quá trình này diễn ra ở cấp độ phân tử.

Zimin khẳng định: “Dầu ở những độ sâu vừa và nhỏ đang trở nên khan hiếm, nhưng ở những độ sâu lớn và rất lớn, dầu vẫn tồn tại và sản sinh vô cùng nhiều. Bằng chứng là những thử nghiệm được thực hiện ở vịnh Mexico, nơi mà những giếng dầu khổng lồ đã được phát hiện ở độ sâu hơn 10.000m so với đáy biển”.

Theo các chuyên gia, dầu mỏ ở độ sâu lớn là nguồn nhiên liệu có thể khai thác lâu dài. Đặc biệt, thành phần hóa học của loại dầu này có chất lượng tốt và giá trị năng lượng cao, khi đốt không tạo ra khí thải có hàm lượng tro cao.

Dĩ nhiên không phải toàn bộ giới khoa học đều nhất trí với Boris Zimin và giả thuyết của ông vẫn đang gây tranh cãi. Viktor Tikhomirov, Tiến sĩ Toán - Lý, Trưởng phòng Thí nghiệm Quang học hạt nhân của Viện Nghiên cứu Hạt nhân, Đại học Quốc gia Belarus nhận định: “Lý thuyết về nguồn gốc hữu cơ của dầu mỏ là rất vững, với những bằng chứng hết sức thuyết phục, thu được bằng cách nghiên cứu sự tiến hóa của các thành phần phân tử hydrocacbon. Dầu có nguồn gốc hữu cơ, bằng chứng là những tàn tích vật chất hữu cơ trong thành phần của dầu. Đồng thời, các nghiên cứu cũng cho thấy sự phân rã đồng vị carbon trong dầu mỏ và trong các chất hữu cơ có sự tương đồng, điều đó góp phần chứng minh nguồn gốc hữu cơ sinh học của dầu. Ngoài ra, một trong những yếu tố chính của sự hình thành dầu là sự tác động kéo dài của nhiệt độ từ 50 độ C trở lên, mà thường thì vi sinh vật không thể chịu được mức nhiệt này”.

S.Phương