น้ำมันที่เราใช้กันทุกวันนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? หากเราไปเปิดหนังสือเรียนดู ตัวหนังสือก็จะอธิบายประมาณว่า “น้ำมันเกิดจากซากพืชซากสัตว์ดึกดำบรรพ์ที่ทับถมกันมาเป็นระยะเวลาหลายล้านปี” ซึ่งภาพจำของ ‘สัตว์ดึกดำบรรพ์’ ที่คนส่วนใหญ่เข้าใจก็คือไดโนเสาร์ ทำให้คนหลายคนในสังคมคิดว่าน้ำมันต้องมาจากไดโนเสาร์แน่ ๆ

แต่ในความเป็นจริงแล้วไดโนเสาร์แทบจะไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องกับน้ำมันที่เราใช้กันอยู่เลยแม้แต่น้อย เนื่องจากหากเราคำนวณปริมาณน้ำมันดิบสำรองในปัจจุบันทั้งหมดและน้ำมันดิบที่เคยสูบใช้ไปแล้วทั้งหมดประมาณ 3 ล้านล้านบาร์เรล ก็จะพบว่าตัวเลขนี้สูงกว่ามวลชีวภาพหรือน้ำหนักตัวของไดโนเสาร์ที่เคยดำรงอยู่บนโลกราว 200 ล้านปีมารวมกันเสียอีก

น้ำมันดิบ : ที่มาภาพ AI Generated Image

ทว่าในขณะเดียวกันจากการศึกษาอายุชั้นหินต้นกำเนิดน้ำมัน และซากดึกดำบรรพ์ใกล้เคียงก็กลับพบว่า ปริมาณน้ำมันดิบกว่า 70% บนโลกก่อตัวขึ้นในยุคมีโซโซอิก (Mesozoic Era) หรือราว 252 ถึง 66 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นยุคเดียวกับที่ไดโนเสาร์ครองโลกพอดี และในยุคนี้ก็ดันมีสิ่งมีชีวิตอื่นที่นักวิทยาศาสตร์ต่างตั้งสมมติฐานกันว่าเป็นต้นกำเนิดของน้ำมันที่แท้จริง โดยสิ่งมีชีวิตที่ว่านั้นก็คือ พวกแพลงก์ตอน และสาหร่ายเซลล์เดียว ที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรโบราณ

หลักฐานชิ้นสำคัญที่มัดตัวว่าน้ำมันมาจากสิ่งมีชีวิตในทะเลกลุ่มนี้ได้รับการค้นพบในงานวิจัยของ อัลเฟรด ไทรบ์ส (Alfred Treibs) ในปี 1936 ซึ่งได้รายงานว่ามีการตรวจพบสารพอร์ไฟริน (Porphyrins) ในน้ำมันดิบ โดยสารนี้เป็นโครงสร้างทางเคมีที่สลายตัวมาจากคลอโรฟิลล์ของพืชและสาหร่าย นอกจากนี้ยังมีการตรวจพบสารสเตอเรน (Steranes) ที่มาจากเยื่อหุ้มเซลล์ของสาหร่ายทะเลอีกด้วย จึงถือเป็นการยืนยันทางเคมีอย่างชัดเจนว่าน้ำมันมีต้นกำเนิดมาจากสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในทะเลจริง ๆ

ภาพจำลองสภาพแวดล้อมของยุคมีโซโซอิกเมื่อ 252 ถึง 66 ล้านปีก่อน : ที่มาภาพ Wikipedia Common/Gerhard Boeggemann

ส่วนสาเหตุที่ยุคมีโซโซอิกระหว่าง 252 ถึง 66 ล้านปีก่อน กลายเป็นช่วงเวลาที่ผลิตน้ำมันได้มากที่สุดกว่า 70% นั้นเป็นเพราะว่าโลกในเวลานั้นมีแก๊สเรือนกระจกอยู่ในอากาศสูงมาก เพียงพอที่จะทำให้แข็งที่ขั้วโลกละลายลงจนระดับน้ำทะเลจึงสูงขึ้นเหนือแผ่นดินหลายจุด เกิดเป็นทะเลน้ำตื้นขนาดหลายจุดทั่วโลก ซึ่งมีสภาพแวดล้อมเหมาะสมเป็นอย่างมากต่อการแพร่พันธุ์ของแพลงก์ตอน และสาหร่ายเซลล์เดียว

โดยนักวิทยาศาสตร์ทราบข้อมูลสภาพอากาศของโลกในช่วงเวลาดังกล่าวจากการวิเคราะห์สัดส่วนไอโซโทปออกซิเจน-18 ต่อ ออกซิเจน-16 ในเปลือกของสัตว์ทะเลเซลล์เดียวโบราณตระกูลฟอรามินิเฟอรา (Foraminifera) ซึ่งสามารถชี้ให้เห็นว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกในยุคนั้นพุ่งสูงถึง 20-25 องศาเซลเซียส เทียบกับปัจจุบันที่โลกมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 15 องศาเซลเซียสเท่านั้น

เมื่อแพลงก์ตอนและสาหร่ายเซลล์เดียวตายลง ซากของพวกมันก็จะจมลงสู่ก้นทะเล ก่อนที่ความร้อนและแรงกดดันภายในโลกจะเปลี่ยนซากสิ่งมีชีวิตโบราณนี้ให้กลายเป็นน้ำมันนั่นเอง หากพิจารณาอย่างละเอียดแล้วก็จะพบว่าพลังงานที่สะสมอยู่ในน้ำมันดิบ จริง ๆ แล้วก็คือพลังงานแสงอาทิตย์ที่แพลงก์ตอนและสาหร่ายในอดีตเคยดึงมาใช้สังเคราะห์แสง และถูกเก็บล็อกไว้ในรูปแบบของพันธะเคมีนั่นเอง

กระบวนการเกิดน้ำมันจากซากแพลงก์ตอนและสาหร่ายเซลล์เดียวโบราณ : ที่มาภาพ University of Calgalry/Energy Education team

ทว่ากระบวนการเกิดน้ำมันก็ไม่ใช่ว่าแค่มีซากสิ่งมีชีวิตโบราณแล้วก็จะกลายเป็นน้ำมันได้เลย โดย เงื่อนไขที่สำคัญที่สุดของการเกิดน้ำมันก็คือ ก้นทะเลในบริเวณนั้นต้องเป็นพื้นที่ปราศจากออกซิเจน (Anoxic environment) อย่างสมบูรณ์ เพราะถ้าหากมีออกซิเจน แบคทีเรียและสัตว์กินซากจะย่อยสลายสารอินทรีย์จากซากพืชซากสัตว์จนสลายตัวหายไปหมด ในขณะที่ถ้าไม่มีออกซิเจน ซากสัตว์โบราณก็จะสามารถรักษาสภาพไว้ในชั้นโคลนได้ท้องทะเลได้นานหลายล้านปี

เมื่อเวลาผ่านไปการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกก็จะพาชั้นโคลนตมใต้ทะเลมุดลึกลงไปใต้ผิวโลก ซึ่งมีแรงดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้น ทำให้สารอินทรีย์จะถูกบีบอัดจนกลายเป็นสารคล้ายขี้ผึ้งที่เรียกว่า คีโรเจน (Kerogen) และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นถึงระดับ 60-150 องศาเซลเซียส คีโรเจนจะถูกอบจนเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติในที่สุด

อย่างไรก็ตามเนื่องด้วยคุณสมบัติของน้ำมันที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ น้ำมันจึงสามารถซึมผ่านรอยแตกของหิน จนรั่วไหลออกสู่มหาสมุทรจนหมดเบื้องบนได้ง่ายมาก ๆ หากไม่มีอะไรมาขวางกั้นไว้ แต่ถ้าโชคดีธรรมชาติก็อาจสร้างชั้นที่สามารถกักเก็บน้ำมันไว้ได้ เช่น ชั้นหินดินดาน หรือชั้นเกลือ ซึ่งจะช่วยปิดผนึกน้ำมันต่อไปได้อีกหลายล้านปี

และในบางกรณีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกก็สามารถดันพื้นทะเลน้ำตื้นโบราณหลายแห่งให้ผุดขึ้นมากลายเป็นผืนแผ่นได้ ตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดก็คืออดีตมหาสมุทรเททิส (Tethys Sea) อันกว้างใหญ่ในยุคมีโซโซอิกของไดโนเสาร์ ที่โผล่พ้นน้ำออกมากลายเป็นแผ่นดินตะวันออกกลาง ซึ่งเต็มไปด้วยผืนทรายในปัจจุบัน

ภาพกราฟฟิกแสดงให้เห็นถึงแหล่งกักเก็บน้ำมัน : ที่มาภาพ ทรูปลูกปัญญา

นอกจากยุคมีโซโซอิกแล้ว แหล่งน้ำมันดิบบนโลกอีกประมาณ 20% ก็ก่อตัวขึ้นในยุคซีโนโซอิก (Cenozoic Era) หรือราว 66 ล้านปีก่อนจนถึงปัจจุบัน สาเหตุที่ยุคนี้สร้างน้ำมันได้น้อยกว่าเพราะโลกเริ่มเย็นตัวลง จนเกิดน้ำแข็งขั้วโลกขึ้นมาอีกครั้ง ทำให้ระดับน้ำทะเลลดลง และสูญเสียทะเลน้ำตื้นที่เป็นแหล่งเพาะพันธุ์แพลงก์ตอนตามไปตาม ๆ กัน

ส่วนอีกน้ำมันดิบอีก 10% นั้นเกิดในยุคพาลิโอโซอิก (Paleozoic Era) เมื่อ 541 ถึง 252 ล้านปีก่อน โดยสาเหตุที่ปริมาณน้ำมันจากยุคนี้เหลือรอดมาน้อยมาก ไม่ใช่เพราะไม่มีสิ่งมีชีวิตจำพวกแพลงก์ตอน แต่เป็นเพราะชั้นหินมีความเก่าแก่เกินไป เมื่อต้องผ่านการเคลื่อนตัวชนกันไปมาของแผ่นเปลือกโลกและความร้อนใต้ภพเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี น้ำมันส่วนใหญ่จึงถูกอบจนสุกเกินและกลายเป็นก๊าซธรรมชาติ หรือไม่ก็ถูกทำลายโครงสร้างไปจนหมด

ภาพจำลองสภาพแวดล้อมของยุคพาลิโอโซอิก เมื่อ 541 ถึง 252 ล้านปีก่อน : ที่มาภาพ Dinghua Yang

เกร็ดความรู้ที่น่าสนใจในยุคพาลิโอโซอิกก็คือ ยุคนี้เป็นช่วงเวลาที่ให้กำเนิดถ่านหินส่วนใหญ่ของโลก เนื่องจากบนแผ่นดินเต็มไปด้วยป่าไม้ขนาดใหญ่ เมื่อต้นไม้ล้มตายลง จุลินทรีย์และเชื้อราในยุคนั้นยังวิวัฒนาการเอนไซม์มาไม่มากพอที่จะย่อยสลายสารลิกนินในเนื้อไม้ได้ ซากต้นไม้จำนวนมหาศาลจึงทับถมกันกลายเป็นถ่านหินที่เราใช้ผลิตไฟฟ้าในปัจจุบัน

เพราะฉะนั้นแล้วหากบังเอิญมีไดโนเสาร์สักตัวเดินสะดุดล้มจมน้ำตายในทะเลสาบที่ไร้ออกซิเจน ซากของมันก็อาจถูกทับถมและกลายเป็นส่วนประกอบของน้ำมันได้เช่นกัน แต่นั่นเป็นกรณีที่เกิดขึ้นได้ยากมาก ๆ หากว่ากันตามสถิติแล้ว ครั้งต่อไปที่คุณแวะปั๊มน้ำมัน ขอให้รู้ไว้ว่าเชื้อเพลิงที่ใช้ขับเคลื่อนเครื่องยนต์ของเราไม่ได้มากจากไดโนเสาร์ แต่เป็นแพลงก์ตอนและสาหร่ายเซลล์เดียวที่เคยอาศัยทะเลโบราณ ซึ่งได้กักเก็บพลังงานแสงอาทิตย์มานานกว่าร้อยล้านปีไว้ให้เราใช้นั่นเอง

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : energyeducation, oil-store, searchanddiscovery, researchgate, researchgate

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

น้ำมันไม่ได้มาจากไดโนเสาร์! เจาะลึกประวัติการเกิดน้ำมัน จากสิ่งมีชีวิตเมื่อ 200 ล้านปีที่แล้ว