石油の大陰謀：第2章の概要

石油の起源をめぐる論争

石油が有機物由来ではないとする非生物起源説は、埋没した恐竜や古代森林が石油を生成したという説がもはや成り立たないと大半の地質学者が認めているにもかかわらず、米国では依然として科学界から「陰謀論」として広く嘲笑されている。

米国の地質学者たちの主流の見解は、石油はプランクトンや藻類などの古代生物の残骸に由来するものであり、したがって「化石燃料」と見なされている。ただし「化石」という用語は、実際の動物や植物そのものではなく、鉱物で満たされた動物や植物の構造を指すものである。

ポストカーボン研究所の上級研究員リチャード・ハインバーグは、特定の石油蓄積が明確な生物起源に由来する一連の過程を示す豊富な証拠を覆すには、全ての石油が非生物起源であるという主張には並外れた証拠が必要だと論じる。

オハイオ州立大学機械工学科のセッポ・コルペラ教授は、化石燃料は堆積層内の有機物が酸素を奪われ、嫌気性細菌によって「未成熟な石油」とみなせる物質であるケロゲンへと変換される過程で形成されると説明する。

ケロゲンの形成と化石燃料生成過程

ケロゲンは地質学上の大まかな用語であり、源岩中に天然に存在する固体で不溶性の有機物質を指す。加熱により石油を生成し得るが、化学教科書に通常見られる用語でもなければ、専門化学者が使用する用語でもない。

ケロゲンが「化石燃料」へ変化する過程は、海洋底・河川敷・沼地で死んだ有機物が堆積し、泥や砂と混ざり合う。その後、熱と圧力によって石油が生成される。この生成に適した温度・圧力が得られる深さ6,000～13,000フィートの地層を「オイルウィンドウ」と呼ぶ。

有機層がケロゲン（暗色で蝋状の物質）へ変化する過程は、堆積物が上層に積み重なるにつれて時間をかけて進行する。これにより生じる熱と圧力が有機層を変質させる。この過程はシュルンベルジェ社『油田用語集』で説明されている。

ケロゲンの分子は最終的に分解され、炭素と水素原子からほぼ構成されるより短く軽い分子となる。この分子は混合物の液体性・気体性に応じて石油または天然ガスへと変化する。この現象はケロゲンの石油への動的分解という概念で説明される。

化学教科書は通常ケロゲンの化学式を示さず、フランス石油研究所のM.ヴァンデンブルックによれば、ケロゲンから化石燃料への変質は、精密な化学式で記述可能で実験室で再現できる観察された過程というより、むしろ信念の問題であるようだ。

非生物的メタン生成の実験的証拠

2004年、インディアナ大学のヘンリー・スコット率いる研究チーム（ハーバード大学研究教授でノーベル賞受賞者のダドリー・ハーシュバックを含む）は、有機物を使用せずに実験室でメタン合成に成功した。高温高圧下で酸化鉄、炭酸カルシウム、水を圧縮することで、フィッシャー・トロプシュ反応の基本原理を実証したのである。

摂氏500度の高温と11ギガパスカルの高圧を伴うこの実験は、非生物的手段によるメタン生成の可能性を示した。これは石油・ガスの起源に関する従来の理解に異議を唱えるものであり、ケロゲンの概念や岩石から炭化水素燃料への変成過程にも影響を及ぼす。

科学者らは「ダイヤモンドアンビルセル」機構を用いた実験を実施した。これは高さ約3ミリのダイヤモンド2個で構成され、酸化鉄・方解石・水の試料を保持した小型金属板を圧縮し、地球深部の条件を模擬するものである。

実験にダイヤモンドが選ばれた理由は、地球上で最も硬い物質の一つであり、巨大な圧力に耐えられ、かつ透明であるためだ。これにより研究者らは、光線やX線を用いてセルの内容物を破壊せずに特定できる。ヘンリー・P・スコット、ラッセル・J・ヘムリー、ホー・クァン・マオ、ダドリー・R・ハーシュバック、ローレンス・E・フリード、W・マイケル・ハワード、ソリン・バスティアら研究者が説明している。

実験の目的は、生物学的要因を伴わない単純な無機反応によって石油系の炭化水素が生成可能であることを証明することだった。驚くべきことに、実験は摂氏500度前後、7ギガパスカル以上の圧力下で天然ガスの主成分であるメタンを生成することに成功した。

非生物的メタン生成が地球の炭化水素埋蔵量に与える示唆

リバモア研究所化学・鉱物科学部門のローレンス・フリードがまとめたように、科学者らは酸化鉄、炭酸カルシウム、水などの無機化学物質を組み合わせることで「有機」化学物質であるメタンを生成できることを発見した。これは地表の深部にも未開発のメタン埋蔵層が存在する可能性を示唆している。

この実験結果は地球の炭化水素埋蔵量に広範な示唆を与え、マントル内のメタン存在が従来考えられていたより普遍的であることを示唆している。フリード博士は、地球内部のメタンは深さ100～200キロメートルに存在し得ることを指摘し、華氏2200度（摂氏約1200度）を超える温度では方解石中の炭素がメタンではなく二酸化炭素を形成すると述べた。

この研究は、地球のマントルに存在する炭化水素資源が地殻のそれよりもはるかに大きい可能性を示唆している。またメタンはマントル内の典型的な条件下で熱力学的に安定しており、こうした資源が数百万年にわたり潜在的に存在し得ることを示している。

科学者らは、マントルで生成されたメタンを前駆体として、高圧下でより重い炭化水素が形成される可能性があると結論づけた。また、実験室でメタンを人工的に生成できれば、地球マントル内の非生物的プロセスから、より重い炭化水素、ひいては石油さえも形成する前駆体となり得るとした。

非生物的石油理論の歴史的・理論的基盤

合成メタンを生成した実験は、1877年に「石油は地球の深部で生まれ、その起源を求めねばならない」と主張したドミトリー・メンデレーエフの研究と、非生物的石油の概念を米国に紹介したトーマス・ゴールドの業績に触発されたものである。

オーストリア生まれのコーネル大学天体物理学者トーマス・ゴールドは1998年、『深熱生物圏：化石燃料の神話』と題する論争的な著作を発表した。この本では、欧米の科学者や地質学者から無視されていたロシア・ウクライナ式の石油起源に関する深部非生物的理論が正しいと示唆した。

ゴールドの研究は、天文学のバックグラウンドと英国海軍省向けレーダー開発の経験に影響を受けていた。彼は最終的にコーネル大学の教授となり、天文学科の学科長を務めるとともに、電波物理学・宇宙研究センターの所長も兼任した。

トーマス・ゴールドの貢献と深部生物圏仮説

ハーシュバックを含む実験関係者は、この結果がより複雑な炭化水素構造も非生物的生成が可能であることを示唆し、石油やその他の炭化水素燃料の起源理解に重大な示唆を与えると信じている。

天文学者としてのトーマス・ゴールドは、炭化水素が太陽系に豊富に存在すること、炭素が宇宙で4番目に豊富な元素であること、そして惑星体上で気体、液体、固体など様々な形態の炭化水素が発見されていることを認識していた。

天文学者が認識している宇宙における非生物的炭化水素の豊富さは、米国地質学者には広く受け入れられていない。彼らは一般的に、炭化水素は地球上で有機的プロセスによって形成されると想定している。

ゴールドはロシアやウクライナの科学者らと同様に、石油は無生物起源であり地球深部には遍在すると主張した。つまり石油は地球のマントル全域に存在し、堆積岩に溜まるのはその多孔質性と亀裂構造がマントルからの浸透を可能にするためだとする。

ゴールドによれば、堆積岩に石油が存在する理由は、その岩石が有機物の「源岩」だからではなく、むしろ岩石が多孔質環境を提供し石油が蓄積するためであり、炭化水素は深海熱水噴出孔から滲み出て、光や光合成を必要としない微生物の栄養源となるのだ。

ゴールドはさらに、生命は惑星の表面に限定されず、地球そのものが生物圏であり、地表深くに生息する生物が溢れていると提唱した。石油貯留層に存在する大型生物や細菌は、石油が地表へ到達する過程で通過した岩石層から取り込まれた可能性があると述べた。

トーマス・ゴールドは、石油が生物起源だと主張する科学者を批判した。有機物から実験室で原油や石炭を合成できた者はいないと指摘し、彼の非生物起源説は後に土星の衛星タイタンで発見されたメタンによって裏付けられた。このメタンは非生物起源であり、地質学的プロセスによって補充されていることが判明したのだ。

タイタンからの証拠とメタン非生物起源説

タイタンにおけるメタン発見は、2005年にタイタンに着陸したカッシーニ・ホイヘンス探査機を用いたNASA科学者たちによるものである。メタン組成の分析により、その構成が生物が好む炭素12ではなく、非生物起源に関連する同位体である炭素13であることが明らかになった。

タイタンでの発見は、ゴールドの非生物的石油理論を裏付ける証拠となり、炭化水素が生物学的プロセスだけでなく地質学的プロセスによっても形成・補充され得ることを示唆している。これは地球や太陽系内の石油の起源と分布に関する我々の理解に重要な示唆を与える。

炭素13原子は原子核に余分な中性子を持つため、炭素12原子よりもわずかに重い。NASAの科学者たちは、タイタンのメタンには予想される炭素12の濃縮が見られないことを発見し、これは有機的なプロセスによるものではない可能性を示唆している。

タイタンには、地球上の既知の石油および天然ガス埋蔵量の何百倍もの液体炭化水素が存在することが判明しており、ジョンズ・ホプキンズ大学の科学者たちは、タイタンの数百の湖や海には、地球上の既知の石油およびガス埋蔵量全体よりも多くの液体炭化水素が含まれていると報告している。

カッシーニ・ホイゲンス探査機は、タイタンの赤道に沿って広がる暗い砂丘が、その表面積の 20% を覆い、地球の石炭埋蔵量の数百倍もの炭化水素物質を含むことを示すデータを収集したと、主任科学者のラルフ・ローレンツが Geophysical Research Letters で報告している。

ロストシティ熱水フィールドと非生物的炭化水素生成

2000年に深海潜水艇アルビンによって発見されたロストシティ熱水フィールドは、炭酸カルシウムの煙突から噴出する深部地球の炭化水素を糧とする、驚くべき海底生態系である。これは、海底の生命は非生物的炭化水素から栄養を摂取しているというトーマス・ゴールドの仮説を裏付けるものである。

ロストシティの科学的探査は、深部地球・深海炭化水素が非生物的起源であり、フィッシャー・トロプシュ反応式で確立された法則に従って生成されるという理論も裏付けている。これは2008年2月1日付『サイエンス』誌でギオラ・プロスクロフスキーが報告した内容だ。

ワシントン大学とウッズホール海洋研究所が主導したプロスクロフスキーの研究は、ロストシティの煙突から噴出する水素豊富な流体が非生物的プロセスによって生成されたことを発見し、非生物的石油生成理論のさらなる証拠を提供した。

ケリーによる論文「ロストシティ熱水域における非生物的炭化水素生成」（2008年2月1日付『サイエンス』誌掲載）は、熱水噴出域下の岩石と海水の相互作用による炭化水素合成を論じている。これはフィッシャー・トロプシュ型反応による非生物的生成に起因するとされる。

プロスクロフスキーらによれば、放射性炭素の証拠は、地球のマントル由来の無機炭素源が母岩から溶出していることを示唆しており、彼らの発見は超苦鉄質岩、水、適度な熱が存在すれば非生物的炭化水素合成が起こり得ることを示している。

オリビンから蛇紋岩が生成される蛇紋岩化プロセスは、非生物的炭化水素生成に適した高濃度の水素を特徴とする還元的な化学環境を作り出す。プロスクロフスキーの論文はこのプロセスを説明する際に、特にFIT方程式を引用している。

FTT 方程式の飛躍的な進歩は、FTT 反応が深海熱水環境でも発生しうるという認識であった。この環境では、溶解した二酸化炭素が炭素源となり、蛇紋岩化によって生成された水素と結合して、単純な C1-C4 炭化水素鎖を形成する。

非生物的炭化水素の安定性に関する理解の進歩

カリフォルニア大学デーヴィス校、ローレンス・リバモア国立研究所、およびシェル・プロダクツ＆テクノロジーの科学者たちが執筆した「地球深部の圧力と温度における炭化水素の安定性」と題する画期的な論文が、2011年3月18日に米国科学アカデミー紀要に掲載が承認された。この論文は、地球深部の極端な圧力と温度において、メタンから炭化水素がどのように生成されるかを明らかにしている。

レオナルド・スパヌ、ダヴィデ・ドナディオ、デトレフ・ホール、エリック・シュヴェグラー、ジュリア・ガリによるこの論文は、地球の深部における圧力と温度での炭化水素の安定性について重要な知見を提供しており、その発見は、地殻における炭化水素の形成に関する我々の理解に重要な意味を持つ。

科学界は、高分子炭化水素が地球の深部で非生物的プロセスによって生成される可能性があることを認識し始めている。カリフォルニア大学デーヴィス校の化学・物理学教授であるジュリア・ガリ氏とそのチームが実施したシミュレーション研究では、高温高圧下ではメタン分子が融合してより大きな炭化水素分子を形成することが明らかになった。

この発見にもかかわらず、カリフォルニア大学デーヴィス校とローレンス・リバモア国立研究所が共同で発表したプレスリリースは、従来の生物起源説を維持するために、商業的に生産される原油と天然ガスのほぼすべてが生物の分解によって形成されると述べ、非生物起源の石油の重要性を軽視した。

科学的パラダイムシフトへの抵抗と化石燃料理論の将来

物理学者トーマス・クーンが 1962 年に著した『科学革命の構造』によると、科学的進歩は、確立された理論を放棄することへの抵抗によってしばしば妨げられ、新しい考えは、支配的なパラダイムに挑戦する「異端」や「陰謀説」と見なされ、しばしば抵抗に直面する。

「化石燃料」という概念は、エネルギーは散逸し、有機物は死後、石油へと変化するのではなく構成化学物質へと分解するという熱力学第二法則と根本的に矛盾している。

炭化水素燃料が生物の遺骸から形成されるという考えは、太陽や惑星が地球の周りを回るという時代遅れの理論と同様に、ますます信用を失っていく可能性が高い。非生物起源の石油に関する科学が受け入れられ認知されるにつれ、将来の世代は「化石燃料」という用語を滑稽で時代遅れのものと見なすだろうと予測される。