La teoria dell'origine abiotica del petrolioSinonimi: abiogenica, abissale, endogena, giovanile, minerali, primordiale. è una teoria secondo la quale il petrolio si è formato in profondità, nel mantello e nella crosta terrestre, da processi non biologici. Secondo questa teoria (infondata secondo i recenti studi che accettano l'origine biotica), i giacimenti individuati ad alcuni chilometri di profondità, si formarono da petrolio e da gas provenienti da depositi ancora più profondi e che, a causa di diversi fattori sono emersi in depositi sotterranei più in superficie. Per confermare tale teoria, ancora oggetto di controversie, si dovranno ancora effettuare ricerche e indagini, e, per avere dati certi, raggiungere livelli di profondità di trivellazioni maggiori. Secondo tale teoria, il processo per cui giacimenti esauriti vengono riforniti da fonti profonde si verifica a velocità diverse. Questo rifornimento varia a seconda della pressione delle rocce, dei materiali presenti, dell'impedenza degli strati di roccia che li coprono e da altri fattori.
Storia L'ipotesi dell'origine abiotica del petrolio risale al XIX secolo, quando il chimico francese Marcellin Berthelot e il chimico russo Dmitri Mendeleev proposero le loro teorie sull'origine del petrolio. Questa fu poi ripresa negli anni '50 del XX secolo, e se fosse verificata, non avrebbe più senso affermare che le riserve di petrolio e gas naturale sono in esaurimento. Il primo a sostenere che il petrolio ed il metano siano prodotti della trasformazione di materiale biologico in decomposizione in molecole di idrocarburi fu Lomonosov nel XVIII secolo.
È del 1992 la teoria della biosfera profonda calda. Il professor Thomas Gold la pubblicò spiegando il meccanismo della raccolta di idrocarburi nei giacimenti profondi. La fusione della Terra è stata sempre parziale, per cui gli idrocarburi erano presenti nel materiale originario con il quale si era formato il pianeta Terra.
Gli argomenti di Gold a favore dell'origine abiogenica di petrolio e gas sono i seguenti: I giacimenti si estendono per chilometri senza alcun nesso con depositi sedimentari minori. I giacimenti sono presenti a differenti quote, corrispondenti a epoche geologiche diverse indipendentemente dalla presenza di sedimenti biologici. I depositi biologici non giustificano le enormi quantità esistenti di metano I depositi di idrocarburi situati in grandi aree hanno le stesse firme chimiche, mentre le formazioni circostanti hanno età geologiche differenti. Gli idrocarburi contengono elio, un gas chimicamente inerte, che non è mai soggetto ad alcuna trasformazione biologica.
Altre ipotesi Nel 2001 J. Kenney dimostrò che le leggi della termodinamica proibiscono la trasformazione, a basse pressioni, di materiale biologico in catene di idrocarburi. Infatti il potenziale chimico del materiale biologico, è negativo, varia da -380 a -200 kcal/mole, mentre quello degli idrocarburi è positivo. Dunque, tale trasformazione non può avvenire. Il metano, inoltre, non si polimerizza a basse pressioni. Accade, poi, che giacimenti di gas e petrolio esauriti, nuovamente si riempiano. Questo processo può avvenire, solo se alimentato da depositi più profondi, attraverso la ripetizione dei fenomeni che portarono alla loro formazione iniziale. Questi meccanismi spiegano l'incremento delle riserve mondiali di petrolio del 72% tra il 1976 e il 1996.
Risvolti pratici Negli anni 80 il prof. Thomas Gold convinse il governo svedese ad effettuare una trivellazione profonda nella Svezia centrale in un'area granitica di lava cristallizzata. Il sito era privo di sedimenti, e, per la teoria biotica, non plausibile come fonte di idrocarburi. Presentava, però, infiltrazioni di metano, catrame e petrolio attribuite a sedimenti organici sovrapposti al granito e poi scomparsi. Per la trivellazione venne utilizzato un fluido a base di acqua, onde evitare di contaminare il pozzo con oli esterni. A profondità di 5 km trovarono idrogeno, elio, metano e altri idrocarburi.
A 6 km venne trovata una pasta nera maleodorante, segno di forte presenza batterica contenente diverse molecole oleose. A 6,7 km vennero estratte 12 tonnellate di petrolio grezzo. Tale ritrovamento sembrava confermare le teorie di Gold, anche se la Svezia interruppe l'impresa.
Prove a sostegno della Teoria Abiotica Campi petroliferi supergiganti Il geologo russo Nikolai Alexandrovitch Kudryavtsev fu un importante sostenitore della teoria abiotica. Ha citato i casi di giacimenti presenti in Kansas e in California, a ovest del Venezuela e in Marocco. Ha inoltre indicato che i serbatoi di olio in strati sedimentari sono spesso collegati a significative fratture / faglie profonde, situate direttamente al di sotto del basamento di tali accumuli. Questo è evidente anche nel campo supergigante di Ghawar, Arabia Saudita, e nel campo di Panhandle in Kansas dove si estrae anche elio in quantità commerciali, a Tengiz in Kazakistan, White Tiger in Vietnam e molti altri. Nel campo di petrolio di Last Soldier in Wyoming, Kudryavtsev ha verificato che, tutti gli orizzonti della sezione geologica e tra le arenarie, dal Cambriano al Cretaceo superiore, il basamento è coperto da serbatoi di olio. Nel Canadian Shield, per esempio, gli idrocarburi gassosi, ha osservato Kurdryavtsev, non sono rari in rocce ignee e metamorfiche. Si trova anche olio nello gneiss del Precambriano, sulla costa occidentale del lago Baikal, in Russia.
La regola di Kurdryavtsev Questa regola stabilisce che: Gli idrocarburi si trovano a tutte le profondità. Se gli idrocarburi avessero origine organica, dovremmo trovarli solo in strati corrispondenti ad ere geologiche caratterizzate da vegetazione abbondante. Sotto questi depositi, non ci dovrebbe essere petrolio, in quanto gli idrocarburi essendo più leggeri delle rocce dovrebbero migrare verso l'alto, non verso il basso. In sintesi, si possono rinvenire idrocarburi a tutte le profondità sotto un qualsiasi consistente accumulo.
Questo postulato è diventato noto come Regola di Kudryavtsev, regola che si è dimostrata esatta in diversi giacimenti sparsi per tutto il mondo. Il ricercatore ha introdotto una serie di altre pertinenti considerazioni. Sono state osservate, per esempio, durante alcune eruzioni vulcaniche, colonne di fuoco, alcune delle quali hanno raggiunto la considerevole altezza di 500 metri, come nel 1932, durante l'eruzione del Monte Merapi a Sumatra. Le eruzioni di vulcani di fango hanno rilasciato enormi quantità di metano. Altro esempio: l'acqua proveniente dalle eruzioni di alcuni vulcani è ricca di iodio, bromo e boro. Questi elementi non possono essere derivati da sedimenti organici in quanto superano centinaia di volte le concentrazioni di tali minerali presenti nell'acqua di mare. Inoltre è stato individuato petrolio sia in rocce cristalline della penisola di Kola, che in fessure prodotte dall'impatto di un meteorite precipitato nei pressi di Siljan in Svezia. Kudryavtsev ha inoltre osservato, che l'enorme quantità di idrocarburi presenti nelle sabbie bituminose del lago Athabasca in Canada, secondo il modello tradizionale dell'origine biotica del petrolio, dovrebbero contenere una quantità enorme di "roccia madre", ma in realtà non è stata trovata nessuna.
Metano e idrocarburi extraterrestri Metano e molti altri idrocarburi sono stati individuati in diverse regioni del sistema solare. Il metano è una molecola comune nel cosmo, e si è accumulato sulla Terra durante la sua formazione. Un'ipotesi alternativa è quella che vedrebbe la Terra arricchita di metano grazie ai meteoriti. In particolare le condriti carbonacee, non solo possono contenere il 3% in peso di carbonio, ma trattengono al loro interno molti composti organici complessi, come porfirine, aminoacidi, basi puriniche e pirimidiche e acidi carbossilici. Nel 2004, la sonda Cassini-Huygens ha confermato su Titano, un satellite di Saturno, abbondante presenza di idrocarburi, metano ed etano. Il metano è stato rilevato su diversi pianeti e satelliti del sistema solare: su Giove, Marte, Saturno e sui suoi satelliti: Giapeto, Titano, Encelado. Su Nettuno e sul suo satellite, Tritone. Su Urano, e sui suoi satelliti, Ariel, Miranda, Oberon, Titania, Umbriel. Su Plutone, sulla cometa di Halley, sulla cometa di Hyakutake, nel Mezzo interstellare e nella polvere cosmica. Abbondanza cosmica e planetaria di carbonio Il carbonio è il quarto elemento chimico in ordine di abbondanza cosmologica, preceduto solo da idrogeno, elio ed ossigeno. Il carbonio disponibile nella nebulosa che ha prodotto il sistema solare è stato intrappolato nella Terra nel corso della sua formazione. Il processo di differenziazione geochimica primario ha portato gli elementi più pesanti a concentrarsi verso il nucleo, per cui, la maggior parte del carbonio primordiale è rimasta depositata nel mantello terrestre.
Formazione planetaria fredda Nel tardo XIX secolo, si credeva che la Terra primordiale, nel corso della sua formazione, fosse estremamente calda e completamente fusa. Oggi molti scienziati concordano su una "formazione della Terra" relativamente fredda. Recenti studi sugli zirconi antichi, risalenti a 4,4 miliardi di anni fa, suggeriscono che le rocce si siano formate a basse temperature, sufficienti a mantenere l'acqua liquida.
Esistenza di giacimenti di idrocarburi Sulla base del tasso di fuoriuscita di idrocarburi in superficie, tramite trapelamento e/o infiltrazione, le riserve di petrolio dovrebbero ipoteticamente esaurirsi in un milione di anni. Se le fonti di giacimenti di idrocarburi fossero limitate, sarebbe una straordinaria coincidenza che esistano ancora oggi. Se i depositi invece venissero alimentati in continuazione, la loro attuale esistenza sarebbe meno sorprendente. Dati geologici raccolti dai giacimenti di petrolio testimoniano come essi si formino rapidamente. Alcuni ritengono che l'origine abiotica sia inverosimile e che i giacimenti di petrolio non dovrebbero essere abbondanti, come in verità sono.
Metano sulla Terra Sono stati individuati recentemente giacimenti di metano idrato ad alta pressione, soprattutto in mare, spesso contaminati da batteri. Tali idrati sono attualmente congelati nel "permafrost ", frutto della degradazione di materiale biogenico. Il metano, inoltre, è un gas che provoca un effetto serra, circa 20 volte più potente dell'anidride carbonica.
È possibile che le grandi estinzioni verificatesi nel corso delle ere geologiche siano dovute ad un esponenziale aumento di metano nell'atmosfera, dovuto principalmente a processi geologici, come per esempio all'abbassamento del livello del mare o a causa dell'impatto di meteoriti, eventi che potrebbero destabilizzare gli idrati di gas metano presenti nei sottosuoli dagli oceani. È possibile che questi eventi si siano verificati durante il Triassico Perm-crisi, con la frammentazione del supercontinente Pangea o a causa di significativi impatti di meteoriti avvenuti nel corso della transizione dal Cretaceo al Paleogene.
Le reazioni chimiche del metano