■ 孫文德

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

美國(guó)康奈爾大學(xué)的天文學(xué)教授托馬斯·金是持如此說(shuō)法的第一人。1977年，他對(duì)傳統(tǒng)的生物說(shuō)提出了挑戰(zhàn)，認(rèn)為地球上的煤和石油等碳?xì)浠衔飦?lái)自地球之外，它們產(chǎn)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(shuō)在當(dāng)時(shí)找不到實(shí)證，但是之后的天文觀測(cè)和發(fā)現(xiàn)卻為它提供了有力的支持。年邁的恒星在演化到后期時(shí)，會(huì)用一種復(fù)雜的方式制造出碳?xì)浠衔?。然后，這些恒星會(huì)把大量的這類有機(jī)化合物釋放到銀河系空間中。因?yàn)樘?yáng)系是由銀河系中的一個(gè)星云產(chǎn)生的，地球理所當(dāng)然地得到了一些含有豐富碳?xì)浠衔锏奈镔|(zhì)。

宇宙大爆炸早期就產(chǎn)生了氫，而恒星是制造碳的“工廠”。當(dāng)一顆質(zhì)量像太陽(yáng)一樣的恒星衰老時(shí)，它的溫度變得如此之高，以致星球內(nèi)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(wàn)年里，那些碳原子移動(dòng)到了星球的表面，隨之進(jìn)入了附近的恒星大氣。這種恒星被稱為碳星。

雖然天文學(xué)家早在半個(gè)多世紀(jì)前就已經(jīng)知道恒星能夠產(chǎn)生碳，但意識(shí)到這些衰老的碳星有能力把碳原子變成分子卻是21世紀(jì)的事。這個(gè)發(fā)現(xiàn)過(guò)程始于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)，研究人員觀測(cè)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(guó)加利福尼亞大學(xué)的三位天文學(xué)家在NGC7027行星狀星云中發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)神秘的化學(xué)物質(zhì)輻射特征，它們被認(rèn)為是從像獅子座C W星一樣的碳星演化成的天體上發(fā)出的。由于這些奇怪的紅外特征無(wú)法與地球上任何已知的原子或分子的紅外特征相對(duì)應(yīng)，他們稱之為不明紅外特征。

到了1981年，美國(guó)科學(xué)家沃爾特·杜利和戴維·威廉姆斯認(rèn)為，不明紅外特征對(duì)應(yīng)的是芳香族化合物。20年后，由于有了更多的觀測(cè)證據(jù)，他們的說(shuō)法得到越來(lái)越多的研究人員的認(rèn)同。

人們?cè)谔夹侵袥](méi)有發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了，這意味著這些化合物是從環(huán)繞恒星的散逸云層中產(chǎn)生的?？紤]到恒星的演化理論，產(chǎn)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(shí)間。

1995年，歐洲空間局發(fā)射了一顆“紅外太空觀測(cè)”衛(wèi)星，它可以跟蹤并確認(rèn)原行星狀星云中這一奇怪的化合過(guò)程。通過(guò)觀測(cè)，天文學(xué)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(huán)上。也就是說(shuō)，最初，一些化合物無(wú)規(guī)則地混合到了一起，由于受到來(lái)自原行星狀星云紫外線輻射的作用分子的部分外殼結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，這些化合物變成了芳香族物質(zhì)。

法國(guó)的一個(gè)研究小組對(duì)這一發(fā)現(xiàn)很感興趣，他們把這些紅外觀測(cè)結(jié)果和煤的相應(yīng)特征進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)了奇妙的近似性。煤是由芳香族環(huán)和脂鏈組成的混合物，它的黑色也與觀測(cè)結(jié)果吻合。尤其重要的是，該研究小組認(rèn)為，觀測(cè)到的物質(zhì)還可能是油田質(zhì)。油田質(zhì)在地球上是一種分布于巖石中的不溶性焦油狀有機(jī)化合物，被認(rèn)為是石油等液態(tài)碳?xì)浠衔锏膩?lái)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(zhì)，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性非常接近天文觀測(cè)到的物質(zhì)。其他研究人員也進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，結(jié)果和天文觀測(cè)中的光譜分析結(jié)果非常相似。

地質(zhì)學(xué)界對(duì)托馬斯·金的化石燃料非生物起源說(shuō)不屑一顧，他們的一個(gè)反對(duì)意見是，原生碳?xì)浠衔锊豢赡芴舆^(guò)地球形成之初的高溫和強(qiáng)烈沖撞。在托馬斯·金最初的理論中，他只考慮了簡(jiǎn)單的碳?xì)浠衔铮缭烊粴?。在那時(shí)，他當(dāng)然不知道恒星可以制造出如油田質(zhì)般復(fù)雜的有機(jī)物。固態(tài)的油田質(zhì)當(dāng)然比天然氣的適應(yīng)性強(qiáng)多了，會(huì)有更大的機(jī)會(huì)逃過(guò)地球形成時(shí)的強(qiáng)烈影響。

為了解釋煤的存在，托馬斯·金假設(shè)地球深處的微生物在起作用，它把碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成了煤。但如果最初形態(tài)是油田質(zhì)，則這一假設(shè)就成了畫蛇添足。通過(guò)自然地失去氫、氧和氮，油田質(zhì)就變成了煤。石油通常出現(xiàn)在富含油田質(zhì)的沉積層中，被認(rèn)為是油田質(zhì)降解形成的，而這兩個(gè)過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生天然氣。

最后，研究人員分析認(rèn)為，如果地球之外的確存在油田質(zhì)等物質(zhì)，那么由于銀河系早在地球產(chǎn)生之前已存在了很久，宇宙中這類物質(zhì)的存在將會(huì)是非常豐富的。推算下來(lái)，地球上煤和石油的儲(chǔ)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前人們的預(yù)期。與之相應(yīng)，這將影響煤、石油等資源的開發(fā)戰(zhàn)略，甚至影響全球經(jīng)濟(jì)。