煤和石油来自宇宙？！

■ 孙文德

传统概念中，煤、石油和天然气都属于化石燃料，来源于地球上的远古生物体。但是，如果有人告诉你说，这些化石燃料可能来自死亡的恒星，在45亿年前地球形成时，它们就被埋藏进了我们的地球，你信吗？

美国康奈尔大学的天文学教授托马斯·金是持如此说法的第一人。1977年，他对传统的生物说提出了挑战，认为地球上的煤和石油等碳氢化合物来自地球之外，它们产生在星云中，由流星或彗星带到了地球。

虽然托马斯·金的假说在当时找不到实证，但是之后的天文观测和发现却为它提供了有力的支持。年迈的恒星在演化到后期时，会用一种复杂的方式制造出碳氢化合物。然后，这些恒星会把大量的这类有机化合物释放到银河系空间中。因为太阳系是由银河系中的一个星云产生的，地球理所当然地得到了一些含有丰富碳氢化合物的物质。

宇宙大爆炸早期就产生了氢，而恒星是制造碳的“工厂”。当一颗质量像太阳一样的恒星衰老时，它的温度变得如此之高，以致星球内部的氦原子燃烧而聚变成了碳原子。在这颗恒星生命最后的100余万年里，那些碳原子移动到了星球的表面，随之进入了附近的恒星大气。这种恒星被称为碳星。

虽然天文学家早在半个多世纪前就已经知道恒星能够产生碳，但意识到这些衰老的碳星有能力把碳原子变成分子却是21世纪的事。这个发现过程始于20世纪70年代，当时，研究人员观测到了一颗被称为狮子座CW的衰老的恒星，它制造并向太空喷射出大量的一氧化碳分子。

1977年，美国加利福尼亚大学的三位天文学家在NGC7027行星状星云中发现了几个神秘的化学物质辐射特征，它们被认为是从像狮子座C W星一样的碳星演化成的天体上发出的。由于这些奇怪的红外特征无法与地球上任何已知的原子或分子的红外特征相对应，他们称之为不明红外特征。

到了1981年，美国科学家沃尔特·杜利和戴维·威廉姆斯认为，不明红外特征对应的是芳香族化合物。20年后，由于有了更多的观测证据，他们的说法得到越来越多的研究人员的认同。

人们在碳星中没有发现这些芳香族化合物，而在比这些碳星要老一些的行星状星云上却发现了，这意味着这些化合物是从环绕恒星的散逸云层中产生的。考虑到恒星的演化理论，产生这些芳香族化合物最可能的阶段是天体从碳星向行星状星云演化的那段时间。

1995年，欧洲空间局发射了一颗“红外太空观测”卫星，它可以跟踪并确认原行星状星云中这一奇怪的化合过程。通过观测，天文学家出乎意料地获得了丰富的光谱记录，清楚地展示出脂链附着在芳香族环上。也就是说，最初，一些化合物无规则地混合到了一起，由于受到来自原行星状星云紫外线辐射的作用分子的部分外壳结构发生了改变，这些化合物变成了芳香族物质。

法国的一个研究小组对这一发现很感兴趣，他们把这些红外观测结果和煤的相应特征进行了比较，发现了奇妙的近似性。煤是由芳香族环和脂链组成的混合物，它的黑色也与观测结果吻合。尤其重要的是，该研究小组认为，观测到的物质还可能是油田质。油田质在地球上是一种分布于岩石中的不溶性焦油状有机化合物，被认为是石油等液态碳氢化合物的来源。

杜利用激光轰击石墨制造出了一种叫做氢化芳香碳的物质，它的化学结构特性非常接近天文观测到的物质。其他研究人员也进行了一些实验，结果和天文观测中的光谱分析结果非常相似。

地质学界对托马斯·金的化石燃料非生物起源说不屑一顾，他们的一个反对意见是，原生碳氢化合物不可能逃过地球形成之初的高温和强烈冲撞。在托马斯·金最初的理论中，他只考虑了简单的碳氢化合物，如原生天然气。在那时，他当然不知道恒星可以制造出如油田质般复杂的有机物。固态的油田质当然比天然气的适应性强多了，会有更大的机会逃过地球形成时的强烈影响。

为了解释煤的存在，托马斯·金假设地球深处的微生物在起作用，它把碳氢化合物转化成了煤。但如果最初形态是油田质，则这一假设就成了画蛇添足。通过自然地失去氢、氧和氮，油田质就变成了煤。石油通常出现在富含油田质的沉积层中，被认为是油田质降解形成的，而这两个过程都会产生天然气。

最后，研究人员分析认为，如果地球之外的确存在油田质等物质，那么由于银河系早在地球产生之前已存在了很久，宇宙中这类物质的存在将会是非常丰富的。推算下来，地球上煤和石油的储量将远远超过目前人们的预期。与之相应，这将影响煤、石油等资源的开发战略，甚至影响全球经济。