Американские ученые раскрыли тайну образования каменного угля

Такой вывод был сделан группой американских ученых под руководством Макса Ллойда из Пенсильванского университета, протестировавшей образцы угля со всего мира. Статья об этом опубликована в журнале Science, передает gazeta.ru

Новое открытие имеет большое прикладное значение — в первую очередь с точки зрения оценки темпов регенерации метанового топлива, откачиваемого с помощью дорогостоящих и быстро иссякающих скважин, так как именно этот механизм лежит в основе одной из первых стадий формирования угля — и по этому поводу ведутся частые дискуссии. Исследователи изучили метоксильные группы в образцах угля со всего мира и оценили соотношение в них стабильных и нестабильных изотопов углерода для того, чтобы показать, что исходный органический материал становится углем именно под действием микробов, а не просто обычных химических реакций.

Метоксильная группа состоит из атома углерода с тремя атомами водорода, присоединенными к атому кислорода. Атом кислорода может присоединяться к любому количеству мест в более крупной молекуле. В случае угля он присоединяется к атому углерода в одной из кольцевых структур угля. «Если бы вы опросили геохимиков, то большинство из них заявило бы, что уголь образуется под действием температур, кислот или катализаторов, — объясняет Макс Ллойд. — Однако наши результаты говорят об ином. Они показывают, что именно микробы перерабатывают метоксильные группы угля, преобразуя при этом сам уголь и попутно производя метан».

Уголь образуется, когда растительный материал в заболоченных лесах попадает в воду и быстро захоранивается. Органический материал проходит стадию торфа, затем он становится лигнитом, потом суббитоминозным, или бурым углем, битуминозным углем и, наконец, антрацитом, достигая в этом случае максимальной степени углефикации. Антрацитовый уголь состоит в основном из углерода, в то время как бурый уголь по-прежнему содержит много растительных остатков. Кроме того, в поровых пространствах между пластами угля обитают анаэробные микробы, производящие специальные ферменты, которые отрывают метоксильные группы с образованием — в конечном счете — метана.

Стабильные изотопы углерода могут содержать 12 или 13 нуклонов, при этом углерод-13 немного тяжелее и менее распространен в природе. Биологические организмы обычно предпочитают один изотоп другому, поэтому по процентному содержанию изотопов как раз и можно доказать биологическое происхождение угля.