Bí mật chưa có lời giải: Sự thật về dầu mỏ, nguồn năng lượng vô tận?

Gần đây, tỷ phú Elon Musk lại gây sốc khi tuyên bố rằng trong 2 năm tới, những chiếc tàu vũ trụ không người lái đầu tiên sẽ hạ cánh xuống sao Hỏa; sau 4 năm, sẽ khởi động tàu vũ trụ có người lái; và trong vòng 20 năm, sẽ xây dựng một thành phố tự cung tự cấp trên sao Hỏa. Kế hoạch di cư lên sao Hỏa chính thức được khởi động!

Người hâm mộ đã rất phấn khích sau khi nghe tin này và tất cả đều đang chuẩn bị chào đón sự xuất hiện của thế giới mới. Người ta nói rằng những người nhập cư đầu tiên lên sao Hỏa đã bắt đầu tiết kiệm tiền.

Nhưng chờ đã, làm thế nào những con người trái đất mỏng manh có thể tự lập được ở một nơi hoang vắng như sao Hỏa? Câu hỏi đầu tiên chúng ta phải đối mặt là, hai yếu tố quan trọng nhất cho sự sống còn của con người là nước và năng lượng đến từ đâu?

Năng lượng sao Hỏa

Có người đứng lên nói, đừng hoảng sợ, trên sao Hỏa chắc chắn có nước, và cũng có dầu. Bởi vì tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity của NASA đã mang đến tin vui.

Curiosity đáp xuống miệng núi lửa Gale trên sao Hỏa vào ngày 6 tháng 8 năm 2012. Nhiệm vụ chính của nó là nghiên cứu các đặc điểm khí hậu và địa chất của Sao Hỏa, đánh giá xem Sao Hỏa có điều kiện môi trường cho sự tồn tại sinh học hay không và khám phá khả năng Sao Hỏa trở thành hành tinh có thể sinh sống được cho con người.

Năm 2015, Curiosity phát hiện đất sao Hỏa rất giàu độ ẩm, khoảng 1,5% đến 3%, cho thấy sao Hỏa có đủ nguồn nước cho những người nhập cư trong tương lai.

Ngay từ năm 2013, Curiosity đã phát hiện ra khí mê-tan gần miệng núi lửa nhưng hàm lượng không cao. Metan là thành phần chính của khí tự nhiên và thường tồn tại cùng với dầu mỏ.

Năm 2019, Curiosity bất ngờ phát hiện một lượng lớn khí metan trong miệng núi lửa Gale. Lần này toàn bộ cộng đồng khoa học rất phấn khích. Một số nhà khoa học tin rằng điều này có thể chỉ ra rằng có sự sống trên Sao Hỏa và có một số vi sinh vật có thể giải phóng khí mê-tan. Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng dựa trên môi trường của Sao Hỏa, khả năng tồn tại của vi sinh vật là vô cùng mong manh. Việc phát hiện ra khí mê-tan có thể chỉ ra một mỏ dầu lớn bên dưới miệng núi lửa. Bởi vì trong thăm dò mỏ dầu trên trái đất, khí mê-tan cũng là chỉ tiêu quan trọng để xác định có mỏ dầu dưới lòng đất hay không.

Theo nhiều nghiên cứu đều khẳng định rằng, xác thực vật bị chôn dưới đất và dần dần biến thành than; xác động vật bị chôn dưới đất và dần dần biến thành dầu. Không phải vậy sao? Không có sự sống trên sao Hỏa, làm sao có thể có dầu?

Nhiều người có thể không biết điều này, trên thực tế, luôn có 2 giả thuyết khác nhau trong cộng đồng khoa học về cách sản xuất dầu, đó là lý thuyết hữu cơ và lý thuyết vô cơ.

Lý thuyết hữu cơ và lý thuyết vô cơ

Lý thuyết hữu cơ cho rằng dầu được hình thành từ từ trong một thời gian dài bởi xác của các sinh vật thời tiền sử dưới nhiệt độ và áp suất cao. Quá trình này có thể mất hàng triệu năm hoặc hàng trăm triệu năm. Trải qua thời gian dài, các chất hữu cơ này được trộn lẫn với đất, chôn dưới lớp đá trầm tích dày và dần chuyển hóa thành đá phiến dầu sáp dưới nhiệt độ và áp suất cao dưới lòng đất. Sau đó nó phân hủy thành hydrocacbon lỏng và khí. Chất lỏng là dầu mỏ, còn chất khí là khí tự nhiên. Vì chúng đều nhẹ hơn đá nên sẽ xuyên lên trên và tích tụ từ từ tạo thành các mỏ dầu.

Theo giả thuyết này, dầu là nguồn tài nguyên không thể tái tạo và mỗi thùng được sử dụng là bớt đi một thùng. Đã xảy ra cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 1970. Một số chuyên gia từng lo lắng cho rằng trong 20 năm nữa, nguồn dầu trên trái đất sẽ cạn kiệt. Tuy nhiên, 50 năm đã trôi qua, thị trường dầu mỏ vẫn đang bùng nổ. Không chỉ dầu ở Trung Đông vẫn được sản xuất liên tục mà các mỏ dầu lớn cũng không ngừng được phát triển ở Mỹ, Canada và các nơi khác trên thế giới. Chỉ trong 20 năm từ 1976 đến 1996, trữ lượng dầu toàn cầu đã tăng 72%, đạt 1,04 nghìn tỷ thùng. Trong số đó, trữ lượng dầu ở Trung Đông, kho dầu lớn nhất thế giới, đã tăng hơn gấp đôi.

Điều đáng kinh ngạc hơn nữa là một số mỏ dầu đã sản xuất lại dầu sau khi cạn kiệt. Mỏ dầu Eugene Island ở Mỹ là một ví dụ điển hình. Mỏ dầu Đảo Eugene được phát triển vào năm 1973. Vào thời kỳ đỉnh cao, nó sản xuất 15.000 thùng mỗi ngày. Nhưng đến năm 1989, sản lượng giảm mạnh xuống còn 4.000 thùng/ngày.

Ngay khi mọi người nghĩ rằng các mỏ dầu sẽ sớm cạn kiệt, sản lượng dầu đột nhiên bắt đầu tăng vào năm 1995, và nhanh chóng quay trở lại mức 13.000 thùng mỗi ngày, tương đương với mức đỉnh điểm. Dự trữ dầu cũng đã tăng từ 60 triệu thùng ban đầu lên 400 triệu thùng. Và các nhà khoa học đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng tuổi địa chất của loại dầu mới này hoàn toàn khác với loại dầu phun ra cách đây 10 năm. Nói cách khác, dầu đến từ một nguồn mới.

Các nhà khoa học đang vô cùng bối rối. Khả năng tự phục hồi nhanh chóng của mỏ dầu ở Eugene đến từ đâu? Dầu mỏ có phải là nguồn tài nguyên có hạn?

Lúc này, lý thuyết vô cơ vốn bị lãng quên một thời gian lại được khơi dậy. Bởi vì lý thuyết vô cơ cho rằng dầu là vô tận và không bao giờ cạn kiệt.

Dầu mỏ có từ thời kỳ Sáng Thế

Trong giả thuyết này, dầu có từ thời kỳ đầu hình thành trái đất, mà một số nhà khoa học gọi là thời kỳ ‘Thái Sơ’. Khi trái đất lần đầu tiên được hình thành, nó được tạo thành từ vật chất rắn, trong đó cũng bao gồm nhiều thiên thạch từ không gian ngoài Trái đất. Một số thiên thạch rất giàu carbon. Sau đó chúng bị đẩy sâu vào lõi trái đất và trở thành cặn cacbon. Kim cương đến từ mỏ carbon này.

Khi núi lửa phun trào, một lượng lớn kim cương được đưa lên từ sâu trong lòng đất. Kim cương chính là dạng nguyên thủy của viên đá quý, rất tinh khiết, chỉ chứa nguyên tố carbon. Để hình thành kim cương, cần phải có áp suất rất cao, mà áp suất này chỉ có thể đạt được ở độ sâu 150 km dưới mặt đất hoặc sâu hơn. Vì vậy, rõ ràng là ở sâu trong lòng đất có một nguồn carbon phong phú và rất tinh khiết. Và loại carbon này luôn di chuyển lên bề mặt.

Tuy nhiên, phun trào núi lửa không phải là cách chính để carbon di chuyển lên trên. Hai loại khí chứa nguyên tố carbon là carbon dioxide và methane mới là những phương tiện chính để vận chuyển carbon. Chúng có khả năng đưa carbon từ sâu trong lòng đất đến mọi ngóc ngách trên bề mặt trái đất.

Cùng với việc carbon di chuyển lên trên, khí hydro bị chôn vùi sâu trong lòng đất cũng đang thẩm thấu lên bề mặt. Vào năm 2018, tại Vịnh Carolina ở Mỹ đã phát hiện ra một lượng lớn hydro nguyên chất thẩm thấu từ vỏ trái đất, lên tới 2,700 mét khối mỗi ngày.

Tại sao có khí hydro sâu trong lòng đất? Theo lý thuyết về Vụ nổ lớn, vào thời điểm bắt đầu Vụ nổ lớn chỉ có 2 nguyên tố là hydro và heli, trong đó hydro có nhiều nhất. Hai nguyên tố này tạo thành nhiều nguyên tố khác trong phản ứng tổng hợp hạt nhân của các ngôi sao, có thể nói là “mẹ của vạn vật”. Cho đến nay, hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, tiếp theo là heli. Khi bắt đầu hình thành trái đất, lực hấp dẫn chưa hình thành, mọi thứ đều trôi nổi trong không khí và việc một lượng lớn hydro bị nén sâu trong lõi trái đất là điều không thể xảy ra.

Hydro này từ từ bốc lên từ lõi trái đất. Khi đến điểm nối giữa lớp vỏ và lớp phủ trái đất, nó sẽ phản ứng với carbon dioxide cũng bốc lên từ lõi trái đất và nước trong quá trình hình thành để tạo thành hydrocarbon. Các hợp chất này tích tụ trong các vết nứt trên vỏ trái đất và dưới tác dụng của áp suất cao tạo thành dầu mỏ. Khi carbon và hydro tiếp tục đến từ sâu trong lòng trái đất, dầu mỏ là vô tận.

Lúc này, có người đặt ra câu hỏi, chẳng phải hydrocarbon chỉ tồn tại trong chất hữu cơ sao?

Lúc này, các nhà thiên văn học đã đứng dậy phát biểu. Họ nói, không, không. Bởi vì cộng đồng thiên văn học đã phát hiện ra rằng bầu khí quyển của Sao Thổ, Sao Mộc, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương cực kỳ giàu khí mê-tan và các hydrocacbon khác. Mặt trăng Tethys của sao Thổ cũng có bầu khí quyển dày đặc khí mê-tan và etan. Năm 1986, khi sao chổi Halley, vốn chỉ ghé thăm Trái đất một lần trong 76 năm, quay trở lại, phần đầu của sao chổi được bao phủ bởi một lớp tối. Các nhà nghiên cứu tin rằng đây phải là nhựa đường hoặc các loại hydrocacbon tương tự khác.

Trên những hành tinh này, cho đến nay, không có sự sống hữu cơ nào được tìm thấy. Do đó, các nhà thiên văn học tin rằng hydrocarbon có mặt khắp nơi trong vũ trụ và không phải chỉ có ở sự sống trên trái đất.

Khí mê-tan được Curiosity phát hiện trên Sao Hỏa ủng hộ mạnh mẽ tuyên bố này.

Mặc dù sao Hỏa nhỏ hơn Trái Đất, nhưng cấu trúc của nó rất giống nhau. Trên sao Hỏa có nhiều ngọn núi lửa khổng lồ, và khi những ngọn núi lửa này phun trào, chúng cũng mang theo một lượng lớn dung nham từ sâu trong lòng đất, rất giống với các ngọn núi lửa trên Trái Đất. Methane là thành phần chính của khí tự nhiên, và khí tự nhiên trên Trái Đất thường đi kèm với dầu mỏ. Vì vậy, việc phát hiện ra một lượng lớn methane dưới miệng hố va chạm trên sao Hỏa có thể cho thấy có nhiều dầu mỏ được tiềm ẩn ở đó.

Mỏ dầu dưới miệng núi lửa

Trên thực tế, 30% trong số khoảng 180 miệng hố va chạm trên Trái đất có chứa khoáng chất hoặc sản xuất dầu khí. Khi khủng long tuyệt chủng, một lượng lớn thiên thạch rơi xuống trái đất. Vụ mạnh nhất đã rơi xuống Bán đảo Yucatán ở Mexico, tạo ra một miệng núi lửa lớn có đường kính 180 km và sâu 900 mét. 65 triệu năm sau, một lượng lớn dầu được phát hiện dưới miệng núi lửa lớn mang tên “Miệng núi lửa Chicxulub”, ước tính có thể cung cấp cho thế giới trong 20 năm.

Tại sao có nhiều dầu dưới miệng núi lửa?

Nhà thiên văn học người Mỹ Thomas Gold nói rằng điều này là do sức mạnh của va chạm thiên thạch rất đáng kinh ngạc, đã tạo ra nhiều khe nứt trong vỏ trái đất, vì vậy dầu mỏ nằm sâu dưới lòng đất đã thẩm thấu lên qua những khe nứt này. Đơn giản là như vậy. Dầu mỏ hoàn toàn không liên quan đến các sinh vật tiền sử.

Gold là một người ủng hộ trung thành cho thuyết vô cơ. Để chứng minh lý thuyết của mình, vào năm 1986, Gold đã hợp tác với Cơ quan Năng lượng Quốc gia Thụy Điển thực hiện thí nghiệm tại miệng hố va chạm Siljan, hố va chạm lớn nhất châu Âu. Tại sao lại chọn Siljan? Bởi vì bên dưới Siljan là granite không chứa bất kỳ chất hữu cơ nào. Nếu dầu thực sự được hình thành từ sự lắng đọng của sinh vật hữu cơ, thì nó chỉ có thể tồn tại trong các đá trầm tích như đá phiến dầu, chứ không phải trong granite.

Kết quả thực sự như Gold mong đợi. Sau bốn lần thử nghiệm, đội ngũ kỹ sư đã tìm thấy dầu. Mặc dù chỉ khai thác được 80 thùng dầu, không thể khai thác ra một mỏ dầu lớn như Gold kỳ vọng, nhưng thuyết hữu cơ đã bị đánh bại một cách mạnh mẽ.

Thuyết hữu cơ lập tức phản bác rằng, chỉ 80 thùng dầu thôi, có khi chỉ là dầu bôi trơn trên đầu khoan thôi? Nếu có khả năng thì hãy tìm ra một mỏ dầu xem nào.

Cuối cùng, một mỏ dầu như vậy đã được tìm thấy. Vào năm 2006, tại Karamay, Tân Cương, đã phát hiện ra một mỏ dầu khí hỗn hợp với trữ lượng đáng kinh ngạc. Trong đó, trữ lượng dầu lên tới 8,6 tỷ tấn. Tuy nhiên, mỏ dầu khổng lồ này lại nằm trên đá núi lửa. Đá núi lửa giống như granite, theo thuyết hữu cơ, không thể tạo ra dầu.

Tuy nhiên, thuyết hữu cơ vẫn còn một con bài cuối cùng, đó là tại sao trong dầu mỏ luôn có những hợp chất hữu cơ chỉ có trong cơ thể sinh vật?

Vi khuẩn trong dầu

Về điểm này, lý thuyết vô cơ giải thích nó theo cách này. Họ nói rằng có một số vi khuẩn chịu nhiệt rất tốt trên Trái đất được gọi là vi khuẩn siêu nhiệt sống trong suối nước nóng, miệng núi lửa đang hoạt động, dung nham dưới đáy đại dương và dầu chôn sâu dưới lòng đất. Các hợp chất hữu cơ trong dầu đến từ những vi khuẩn này.

Kể từ những năm 1970, vi khuẩn này đã được tìm thấy trong các mạch nước phun có nhiệt độ lên tới 160 độ C và trong dung nham dưới đáy đại dương. Trên tạp chí Nature ngày 21 tháng 10 năm 1993, Tiến sĩ Stetter và nhóm của ông từ Đại học Regensburg ở Đức đã công bố một báo cáo cho thấy nồng độ cao của các vi sinh vật ưa nhiệt được tìm thấy trong các thành tạo dầu ngầm ở Biển Bắc và Alaska. Các vi sinh vật đến từ độ sâu gần hai dặm, nơi nhiệt độ dầu đạt tới 230 độ. Trước đó, không ai nghĩ rằng sự sống có thể được sinh ra trong điều kiện khắc nghiệt như vậy.

Sau khi trả lời câu hỏi, thuyết vô cơ cũng đã tung ra một ‘đòn cuối’. Họ nói rằng nhiều mỏ dầu trên thế giới giàu helium. Nồng độ cao của helium thường đi kèm với methane. Nếu methane xuất phát từ sinh vật tiền sử, thì điều này trở nên không hợp lý, bởi vì helium là chất có hại cho sinh vật. Con người nếu vô tình hít phải nồng độ cao helium có thể cảm thấy buồn nôn, nôn mửa thậm chí là ngất xỉu. Vì vậy, trong cơ thể sinh vật sẽ không có nồng độ cao helium. Vậy helium trong mỏ dầu từ đâu mà có?

Và điều này có thể được giải thích rất tốt bằng thuyết vô cơ. Bởi vì hydrogen và helium là những chất tồn tại từ thời kỳ hình thành vũ trụ, và chúng cũng phổ biến trong vũ trụ. Vì vậy, trong thời kỳ đầu của trái đất, đã có một lượng lớn hydrogen và helium được lưu trữ trong lòng đất. Trong quá trình chúng di chuyển lên bề mặt, hydrogen kết hợp với carbon tạo ra dầu mỏ. Nhưng helium, với tính chất là khí trơ, thích “một mình cầm kiếm đi khắp nơi”, nên nó đã tự bay lên bề mặt. Phải chăng lời giải thích này rất hợp lý?

Về câu hỏi này, vẫn chưa có ai trong lý thuyết hữu cơ đưa ra câu trả lời 

Vậy dầu mỏ có thực sự là sữa được Mẹ Trái đất ban tặng cho nhân loại, nguồn năng lượng vô tận này có từ sâu trong lòng trái đất?