11月4日，中国石化与美国维吉液化天然气公司（Venture Global LNG）共同签署了为期20年、400万吨/年的液化天然气（LNG）长期购销协议。这是迄今为止中美双方签订的规模最大的LNG长约协议。维吉液化天然气公司将通过其位于路易斯安那州的普拉克明斯郡项目，向中国石化供应LNG长约资源。那么，地底的天然气是怎么形成的呢？
首先是生物原因，地表以下成岩作用时，浅层沉积了许多有机质，经过微生物群的发酵和合成作用，就形成了生物原因的天然气。
其次是有机原因，主要是通过沉积中的有机物质，在热降解的过程中形成。
第三是无机原因，地球上的元素通过像太阳那样的核聚变，碳元素由于发生较轻的元素核聚变的时候，和原本大气中的氢元素发生反应，形成的天然气。
深地非生物碳氢化合物的形成过程仍然有争议，尽管它是地质生物学过程和潜在自然能源的核心。在地球岩石圈越来越多的地质流体中发现了非生物源的轻烃。在深钻中也检测到甲烷，表明地幔深处存在非生物碳氢化合物。然而，它们的形成机制和分布，以及它们向地壳和大气排放的可能性，在很大程度上仍然没有结论。甲烷（CH4）等稳定轻烃的非生物形成主要通过还原途径发生，通常在一氧化碳（CO）或二氧化碳（CO2）等含氧物种的存在下，通过所谓的Fischer-Tropsch反应生成。
在地球内部，金刚石和石墨是主要的碳库，而氢（H2）是挥发性最强的流体元素之一。石墨和其他形式的碳质材料在50至140 km（2-4 GPa）的深度占主导，而深度超过140km（4 GPa）时，钻石变得稳定。
爱丁堡大学极端环境科学中心研究员，同时也是中科大合肥物质科学研究院研究员Eugene Gregoryanz，在Nature Communications上发表文章，In-situ abiogenic methane synthesis from diamond and graphite under geologically relevant conditions，模拟了地质条件下，金刚石和石墨原位合成非生物成因甲烷，为地幔中甲烷的生成提供了一种解释。
在这里，作者研究了纯H2和金刚石/石墨等凝聚碳矿物的非生物甲烷生产。在0.5-5 GPa和300-730 °C的压力和温度条件下，使用电阻加热金刚石压腔（DAC）进行原位实验，并使用拉曼光谱作为检测工具。大多数研究条件与地球上地幔和俯冲带P-T（压力和温度）梯度一致。
作者发现，在这些温和的P-T条件下，金刚石和石墨很容易与H2反应，形成甲烷和其他轻烃，如乙烷（C2H6）。氢气在沿着俯冲带热梯度的条件下与地球上地幔中的氢气相当。在0.5-3 GPa之间，在低至30°C的温度下，碳很容易与H2反应产生甲烷，而在更高的温度（500°C及以上）下，乙烷（C2H6）等其他轻碳氢化合物会出现。
这些结果表明，富含H2的深层液体与还原碳矿物之间的相互作用可能是在地幔上产生非生物碳氢化合物的有效机制，这应在地球深层碳循环中加以考虑。
图1. 地球地幔深处的压力与石墨和金刚石以及氢和甲烷簇分布的演变之间的关系
图2. 在特定压力和温度下金刚石压腔中电阻加热氢的拉曼光谱
图3. 氢气样品在加热和冷却过程中在3 GPa下进行电阻加热，使用金刚石压腔，其底面和垫圈孔被化学气相沉积的300nm Al2O3覆盖
图4. 氢在金刚石压腔中电阻加热，原位检测CH4的生成
Eugene Gregoryanz，中国科学技术大学合肥物质科学研究院研究员、博士生导师。1989.2俄罗斯 莫斯科大学物理专业硕士学位；1998.5 加拿大纽芬兰大学固体物理专业博士学位；1998.8-2005.8美国卡内基地球物理实验室研究员。Gregoryanz教授是国际上著名的固体物理专家。先后在卡内基地球物理实验室，巴黎第六大学的矿物晶体学实验室（LMCP），英国爱丁堡大学等多家一流研究机构从事高压下材料物性的研究工作。
英国爱丁堡大学聘任其为全职“Reader”级别教授。2011年，他被授予EPSRC Leadership 人才奖。2012年，由于在爱丁堡大学所获的杰出科研成果，Gregoryanz教授被任命为“极端条件物理”（Extreme Conditions Physics）的人事主席（教授级别）。
在Science、Nature、Nature 子刊( Nature Physics/ Materials)以及PRL、PNAS等国际著名期刊上发表数篇文章。他的主要研究成就包含以下几点：
1.达到了最高值为130GPa和950K的氢的熔融曲线，并获得了实验数据，证明了其在极端密度液基态的存在可能性。
2.在50GPa和2000K的极端环境下合成了新型过渡金属氮化物PtN2
3.证明了钠在高于120GPa的压力环境下其熔融温度点能降到300K，此研究应属国际领先，未听说之前有相关物理研究。
4.绘制了锂的温度压力相图，并发现了其在50GPa、190K的条件下成为液体，这应该是任何系统同等条件下压缩的最低熔融点。
5.在室温下首次将氢压缩到300GPa；发现了一个新的原子-分子混合相。
Peña-Alvarez, M., Brovarone, A.V., Donnelly, ME. et al. In-situ abiogenic methane synthesis from diamond and graphite under geologically relevant conditions. Nat Commun 12, 6387 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-26664-3
