专家答疑

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为什么石油通常在沙漠和北极地区被发现?
—B. 斯特林,弗吉尼亚州德尔塔维尔

哥伦比亚大学拉蒙特-多赫蒂地球观测站教授罗杰·N·安德森解释说

大多数油气田最终出现在那里是因为板块构造——地球表面大型板块随时间的推移而移动。河口三角洲和近海大陆边缘也蕴藏着储量。


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石油和天然气主要来自快速埋藏在缺氧环境中的死亡微生物,在这些环境中,氧气非常稀少,以至于它们不会分解。这种缺氧状态使它们能够保持其氢碳键,这是生产化石燃料的必要成分。由板块构造和大陆裂谷(变形)形成的新兴海洋盆地,为在缺氧水中快速埋藏提供了恰到好处的条件。河流将富含有机残留物的沉积物填充到这些盆地中。由于这些盆地的水循环受限,它们的氧气水平也低于开阔的海洋。

板块构造也负责创造“高压锅”,使有机物缓慢成熟为石油和天然气。这个过程通常需要数百万年,让石油和天然气沉积物有时间随着板块运动在全球范围内迁移。由于这些碳氢化合物比水浮力更大,它们最终会强行到达地表。或者,裂谷、陆地碰撞和其他构造力可以将成熟的石油和天然气从沉积盆地深处释放出来,然后将这些有机液体捕获在储层中,防止它们逸出到地球表面。我们将这些储层称为油气田。

创造缺氧埋藏位置和条件的同一板块构造也负责这些沉积盆地随后采取的地质路径。大陆漂移、俯冲(一个板块推到另一个板块之下)以及与其他大陆的碰撞提供了从沼泽、河口三角洲和温和气候(大多数有机物沉积的地方)到两极和沙漠的运动,它们今天碰巧最终到达那里。

为什么乳酸会在肌肉中积聚?

马里兰大学运动机能学系教授斯蒂芬·M·罗斯提供以下答案

当情况(如冲刺)需要身体以快于向工作肌肉输送氧气的速度产生能量时,乳酸就会积累。

身体更喜欢使用有氧方法(即利用氧气)来产生大部分能量;在剧烈运动期间,我们会呼吸加快以吸入更多空气。然而,某些情况,例如当我们冲刺或举起重物时,要求我们的身体以快于输送足够氧气的速度产生能量。因此,组织通过将葡萄糖分解成一种称为丙酮酸的物质来厌氧产生能量。当身体有充足的氧气时,丙酮酸会被转移到有氧途径中,以便进一步分解以获得更多能量。但是当氧气有限时,身体会暂时将丙酮酸转化为一种称为乳酸的物质,这使得葡萄糖分解——从而使能量产生——得以继续进行。肌肉细胞可以维持一到三分钟的厌氧能量产生,在此期间乳酸可以积累到很高水平。

高乳酸水平会增加肌肉细胞的酸度,并扰乱其他代谢物。允许葡萄糖厌氧分解为能量的相同代谢途径在这种酸性环境中表现不佳。结果是容量减少,这可以保护我们在剧烈运动期间免受严重的肌肉损伤。一旦身体减速,氧气变得可用,乳酸就会变回丙酮酸,从而允许持续的有氧代谢和能量用于恢复。

如需这些以及各领域科学家提供的其他答案的完整文本,请访问www.sciam.com/askexpert

大众科学杂志第294卷第4期本文最初以“专家答疑”为标题发表于《大众科学杂志》第294卷第4期(),第104页
doi:10.1038/scientificamerican0406-104
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