煤炭是一种神奇的物质，它长得像岩石，但是主要成分是碳、氢、氧等元素，与生物的元素含量更相近。

这是因为煤炭的前身就是地球上的植物，它是地球存储在地壳中的远古生物能量。

可是很多人会觉得奇怪，有一些地方的煤层足足有100米厚，这得需要多少植物才能形成呢？

过去的地球上真的有这么多植物吗？

今天就让我们穿越时空，看看煤炭究竟是何时、怎样形成的。

燃烧的煤炭

石炭纪时代

煤炭是远古植物形成的，所形成的时间得是植物登上陆地之后。

根据化石表明，最早的植物得追溯到4亿多年前。不过地球陆地早期的植物多为一些低矮的蕨类，它们也只能匍匐在水源附近。

随着植物的不断进化，它们的体型开始增大，覆盖的面积也开始扩大。

到了泥盆纪时期，这个时期的植物仍然是蕨类的天下，虽然已经出现了12米高的蕨类植物，可是没有形成乔木。

蕨类植物

当植物进入下一个石炭纪时，一切都变了个样。

石炭纪可以说是地球上植物最繁茂的时期，这个时候出现了裸子植物，这是一种可以长得很高，树干更结实的植物类群。

裸子植物比蕨类植物更能耐旱，它们可以不被局限在滨海以及沼泽地附近，于是裸子植物朝着内陆地区进发。

石炭纪时代的地球，到处都是森林，我们现在所开采的煤炭，大部分都属于石炭纪成煤。

石炭纪时代复原图

这个时期的植物到底多到了什么地步？

我国曾发现过120米深的石炭纪煤层，换算下来，当时有差不多2440米厚的植物被掩埋。

有人并不相信当时会有这么多植物，但是另外一个证据显示，这些植物量是真实存在过的。

首先，石炭纪的时候，称霸地球的是一类叫做离片椎类两栖动物，也就是青蛙、娃娃鱼的祖先，是当时的主流脊椎动物。

我们哺乳动物的祖先始祖单弓兽才刚刚出新手村。

石炭纪的森林

而数量最多的生物是昆虫，石炭纪又被称为“巨虫时代”，那个时期的昆虫体型可是今天的十倍以上，比如巨脉蜻蜓翼展一米，巨型知了和一只喜鹊一样大。

昆虫的体型与氧气含量密切的关系，根据这些巨型昆虫的化石，科学家们推测出，石炭纪的平均氧气含量大约为35%，最大浓度可能突破了40%。

这些氧气除了来自海洋中藻类的光合作用外，就是来自当时陆地上疯狂生长的植物。

当时陆地上有40米高的树，根系更是深入两米以下，它们外吸二氧化碳、内吸氮、磷、钾。

石炭纪雨林一角

就这样，石炭纪的植物们逐渐将当时的地球吸干了！

很多人都认为植物看起来人畜无害，是生产者，给动物们吃喝，还制造氧气。

其实不要被植物的外表迷惑了，它只是不会动，不代表它没有称霸地球的野心。

纵观地球历史，植物才是经常搞出灭绝事件的罪魁祸首。

石炭纪的植物将大气中的二氧化碳通过光合作用形成有机物储存在体内，正好在石炭纪时期，地球上的火山并不是很活跃，这导致大气中的二氧化碳含量下跌。

地壳中的煤层

二氧化碳作为一种温室气体，多了不好，少了也不好。

这些被储存在植物中的碳，没办法回到大气中，结果在石炭纪末期，一场全球变冷直接让当时的大部分生物凉凉了，包括这些疯狂生长的植物。

这些植物就是日后将被人类挖出的煤炭。

山里的煤层

地壳运动

不过石炭纪并不是地球历史上唯一的成煤纪，理论上，每一个纪都发生了植物大量灭绝的事情。

只不过石炭纪的时候植物数量实在是太多了，所以这一地质层的煤炭资源尤其丰富。

据统计，全世界有一半的煤炭形成于石炭纪时期。

石炭纪之后的二叠纪、三叠纪、侏罗纪以及白垩纪，包括新生代的第三纪，都形成有煤层，但是厚度比不上石炭纪。

地质学家们认为，这种100米厚的煤炭层，除了要有大量的树木在地壳中堆积，还和地质活动有关系。

植物化石

石炭纪的煤层之所以那么厚，还与它们经历了一场惨烈的地质活动有关。

石炭纪之后的二叠纪，地球正处于板块活跃时期，当时的所有大陆全部连在了一起，史称“盘古超大陆”。

结果没想到在大约2.5亿年前，各大陆之间的挤压进行到了极限，火山在这个时候选择了爆发。

这场火山直接引发了生物史上的最强灾难——二叠纪末大灭绝，有95%的物种在这场灭绝中折腰。

强烈的火山运动持续了几万年的时间，可以说将地壳给震了个遍，这也让地层之中的参差的煤层，在挤压之中压缩在了一起。

盘古超大陆

甚至在日后的开采中还出现过这样的奇观，那就是石炭纪时期的煤炭下面竟然有更古老的泥盆纪煤层。

二叠纪末大灭绝之后，地球经历的灭绝事件并没有它惨烈，所以煤层经历的动荡比不得。

可以说石炭纪形成百米煤层，是天时地利的双重结合，从寒武纪开始，5亿多年的生物进化时间里，也就只有石炭纪的煤层最为厚重。

现如今的煤层

有限的煤炭

煤炭是远古时代植物被埋入地下，经过一系列复杂的物理化学变化形成的，形成时间长。

就算人类想要通过模拟当时的地壳环境复制煤炭，也需要至少30万年的时间，人类等不起。

煤炭是人类开采时间最长的化石能源，远超过石油和天然气，尤其是工业革命开始之后，煤炭的使用量有增无减。

根据目前全世界的煤炭的探明量，煤炭还能使用大约200年的时间。

工业革命

煤炭主要是被用于火力发电和矿石冶炼，使用方法几乎都是燃烧，这就让煤炭里面的一些元素，与氧反应，生成氧化物。

比如煤里面含量最多的是碳元素，它与氧气结合会生成二氧化碳，相当于亿万年之前被封印起来的碳元素，如今被人类打开了。

这些碳元素重返大气层，按理说也算是地球自身的碳循环。

只是，人类开采的力度太大，使用的速度太快，释放二氧化碳的速度也超过了地球之前的任何时期。

温室效应引起全球变暖

这样的后果就会地球变热的速度也快了，短短200年的时间，地球的平均气温升高了将近1℃。

除了碳元素，远古植物吸收的硫元素也会被释放到大气中，这可不是大气的元素，而是地壳中的元素。

因此硫元素与氧气反应生成了二氧化硫，这是一种酸性气体，会在空气中与水发生反应生成酸雨，重新回到大地上。

酸雨的危害

原本这也是地球的硫元素循环，然而，酸雨会给人类的生活带来危害，它会腐蚀建筑，同时也会污染土壤和水源。

放过去也就是毒死一批生物罢了，只不过人类不想当这个受害者。

最重要的是，煤这种资源说没就没，用完了就真的是用完了！

人类最急切的办法，是找到煤的替代能源。

开采煤炭

煤来自于生物，含量最多的元素和生物没有什么区别，它是被封印在地壳的远古生物能，那么，为什么不能用现在的生物能去取代它呢？

科学家们发现，使用植物酿造的酒精，在元素含量上与煤炭比较接近，一些固态的生物酒精可以成为煤炭的代替品，在一些领域发光发热。

只是，生物能的成本现在非常贵，外加全球粮食危机，发展生物酒精的路非常不顺。

这个时候争议颇大的转基因发挥了巨大的作用。

因为它们的产量比一般的农作物大，用来酿造酒精是非常好的选择。

转基因农作物

希望未来的某一天，煤炭会成为一种收藏在博物馆的化石，不再是必不可少的能源。