Der Ursprung von Erdöl (Teil 2): Was das Labor wirklich beweist | Von Jochen Mitschka

Die Frage darüber, wie Erdöl entstand, spaltet die Gemüter, teilweise bis ins Extreme. Zwei Lager stehen sich gegenüber, ohne das Offensichtliche sehen zu wollen. In diesem zweiten Artikel der Serie über die Entstehung von Kohlenwasserstoffen soll deutlich gemacht werden, dass, wie in so vielen anderen Fällen, Absolutheitsansprüche falsch sind.

Ein Meinungsbeitrag von Jochen Mitschka.

Im ersten Teil dieser Untersuchung haben wir die massiven wirtschaftlichen, geopolitischen und strategischen Interessen analysiert, die hinter den Kulissen der Geowissenschaften wirken. Es wurde deutlich: Die etablierte Energiewirtschaft benötigt das berechenbare, endliche Modell der biogenen Entstehung für ihre Börsenbewertungen und zur Risikominimierung bei Explorationen. Auf der anderen Seite nutzen geopolitische Herausforderer das abiogene Narrativ, um Marktmonopole anzugreifen und das Konzept der absoluten Ressourcenknappheit infrage zu stellen.

Wie bereits am Beispiel des skandinavischen Siljan-Ring-Projekts dargelegt, scheitern rein abiogene Vorhersagen in der Praxis bislang an der wirtschaftlichen Realität und geochemischen Kontaminationen. Doch wenn man den Vorhang der ökonomischen Interessen beiseitelässt, bleibt eine rein naturwissenschaftliche Frage übrig: Was davon lässt sich im Labor tatsächlich beweisen? Stehen wir vor einem unversöhnlichen Dogma, bei dem eine Seite komplett irren muss – oder erlaubt die Natur hier ein „Sowohl-als-auch“, das in anderen Bereichen der Chemie längst alltäglich ist?

Die biogene These im Labor: Das Rezept für fossiles Öl

Die etablierte Lehre besagt, dass Erdöl das Produkt von Jahrmillionen der Transformation ist. Mikroskopisch kleines marines Plankton und Algen sterben ab, sinken auf den sauerstoffarmen Grund von Urzeit-Ozeanen und vermischen sich mit feinen Sedimenten. Unter dem Ausschluss von Sauerstoff entsteht zunächst Faulschlamm, der im Laufe der Jahrmillionen durch Absenkung in tiefere Erdschichten immer höherem Druck und steigenden Temperaturen ausgesetzt wird.

Kritiker in alternativen Medien bemängeln oft, dass ein Prozess, der per Definition Jahrmillionen dauert, im Labor nicht bewiesen werden könne. Das ist geochemisch jedoch unzutreffend. In der organischen Geochemie wird dieser Reifeprozess seit Jahrzehnten mittels der sogenannten „Hydrous Pyrolysis“ (wasserunterstützte Pyrolyse) präzise simuliert.

• Das Experiment: In hermetisch abgedichteten Stahlreaktoren (Autoklaven) werden Proben von unreifem organischem Sedimentgestein (Kerogen) mit Wasser versetzt. Das System wird auf Temperaturen zwischen 200 °C und 350 °C erhitzt – oft über mehrere Tage oder Wochen. Durch die erhöhte Temperatur wird der Faktor Zeit thermodynamisch komprimiert.
• Das Ergebnis: Am Ende des Versuchs spaltet sich das feste Kerogen exakt so auf, wie es in der Natur vermutet wird. Es entsteht eine flüssige Phase, die in ihrer molekularen Zusammensetzung, Dichte und Viskosität echtem, natürlichem Rohöl entspricht. Das Labor zeigt: Der thermische Zerfall biologischer Materie erzeugt flüssige Kohlenwasserstoffe.

Darüber hinaus liefert die biogene Lehre einen chemischen Fingerabdruck, den sogenannten Biomarker-Nachweis. Rohöl enthält komplexe Moleküle wie Sterane (die aus den Cholesterinen von Zellwänden stammen) und Porphyrine (die strukturell direkt vom pflanzlichen Chlorophyll oder dem Hämoglobin abstammen). Diese Moleküle sind im Labor künstlich extrem schwer fehlerfrei anorganisch nachzubauen, da sie eine spezifische räumliche Ausrichtung (optische Aktivität) aufweisen, die typisch für lebende Organismen ist. Bei der Hydrous Pyrolysis im Labor lässt sich Schritt für Schritt beobachten, wie diese biologischen Moleküle vom Ausgangssediment fast unverändert in die flüssige Ölphase übergehen.

Die Gegenargumente

Da die Hydrous Pyrolysis das stärkste experimentelle Argument für die biogene Entstehung von Erdöl liefert, versuchen Skeptiker, die Übertragbarkeit dieser Laborversuche auf die reale Natur anhand von vier zentralen Argumenten zu widerlegen:

A. Das Temperatur-Zeit-Paradoxon (Thermodynamische Kritik)

• Das Argument: Im Labor wird das Jahrmillionen dauernde organische Reifen durch extreme Temperaturen (oft 300 °C bis 360 °C) auf wenige Tage oder Wochen komprimiert. Kritiker argumentieren, dass chemische Reaktionen bei hohen Temperaturen fundamental anders ablaufen als bei niedrigen Temperaturen über lange Zeiträume.
• Der Einwand: Nach dem Arrhenius-Gesetz der chemischen Kinetik führt eine Temperaturerhöhung zwar zu einer linearen Beschleunigung der Reaktion. Skeptiker behaupten jedoch, dass bei über 300 °C im Labor unnatürliche „Cracking„-Prozesse (thermisches Spalten) erzwungen werden, die es in der „kühlen“ Natur (wo Öl meist im „Ölfenster“ zwischen 60 °C und 120 °C entsteht) so gar nicht gäbe. Sie sehen das Laborprodukt daher als ein künstlich erzeugtes Pyrolyseöl (Bio-Öl) und nicht als echtes Rohöl.

B. Das Problem der künstlichen Biomarker-Veränderung

• Das Argument: Wie jüngste Studien zeigen (z. B. eine geochemische Untersuchung von Fedulov et al., Juli 2026), verändert eine wiederholte oder lang anhaltende Hydrous Pyrolysis im Labor die Zusammensetzung der biologischen Moleküle (Biomarker wie Sterane und Terpane) massiv.
• Der Einwand: Da die Biomarker-Raten im Labor durch die Hitzeeinwirkung „verzerrt“ werden und vom Zustand im echten Muttergestein abweichen, argumentieren Kritiker, dass die Methode als „Beweis“ für eine direkte biologische Korrelation unzuverlässig sei. Wenn das Labor die Biomarker-Muster der Natur verfälscht, sei die darauf aufbauende biogene Beweiskette lückenhaft.

C. Fehlende geologische Rahmenbedingungen (Druck und offene Systeme)

• Das Argument: Hydrous-Pyrolysis-Experimente finden fast immer in geschlossenen Stahlbehältern (Autoklaven) statt. In der realen Erde wandert das entstehende Öl jedoch kontinuierlich ab (Migration).
• Der Einwand: Studien zur Geochemie zeigen, dass der immense lithostatische Druck der Erdkruste und das Phänomen der Kohlenwasserstoff-Migration (ein offenes System) die Entstehung von Öl stark beeinflussen, verlangsamen oder verändern können. Da das statische Laborexperiment diese Dynamik nicht exakt abbilden kann, wird ihm von Kritikern die geologische Validität abgesprochen.

D. Die These der nachträglichen bakteriellen Kontamination

• Das Argument: Dieses Argument geht direkt auf Thomas Golds Idee der Deep Hot Biosphere zurück. Er bestritt nicht, dass bei der Hydrous Pyrolysis aus organischem Kerogen ölähnliche Substanzen entstehen. Er argumentierte jedoch, dass das organische Ausgangsmaterial (Kerogen) in Sedimenten von Natur aus bereits mit den Überresten von Tiefenbakterien durchsetzt ist, die sich von aufsteigenden abiogenen Gasen ernährt haben.
• Der Einwand: Laut Gold beweist das Laborergebnis nur, dass man die darin enthaltenen Bakterienzellen „kocht“ und daraus Öl gewinnt. Das eigentliche Kerogen sei aber kein fossiles Plankton, sondern eine Ansammlung von Tiefenbiomasse, die durch anorganischen Kohlenstoff gefüttert wurde. Das Experiment beweise somit nur die Biologie der Mikroben, nicht aber den fossilen Ursprung des Erdöls. Was möglicherweise eines der stärksten Argumente ist.

Zusammenfassung der Kritik

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Gegenseite versucht nicht zu bestreiten, dass man im Labor aus biologischem Material Öl erzeugen kann. Sie versucht zu beweisen, dass die Bedingungen im Labor (Siedepunkt, künstliche Zeitkompression, geschlossene Reaktoren) zu weit von der echten Geologie entfernt sind, um als unumstößlicher Beweis für die Entstehung von Billiarden Litern flüssigen Erdöls in der Natur zu dienen.

Die abiogene These im Labor: Kohlenwasserstoffe aus der Ursuppe

Die von Thomas Gold in seinem Werk „The Deep Hot Biosphere“ popularisierte und maßgeblich von der russisch-ukrainischen Schule entwickelte abiogene These behauptet das Gegenteil: Kohlenwasserstoffe seien fundamentale Bausteine, die bereits bei der Entstehung der Erde im Erdmantel eingeschlossen wurden. Sie steigen kontinuierlich nach oben und lagern sich in der Erdkruste ab.

Kann die unbelebte Natur komplexe Kohlenwasserstoffe erzeugen? Auch hier gibt das Labor eine klare Antwort: Ja, rein theoretisch ist das möglich.

• Das Experiment: Anorganische Geochemiker nutzen für diese Versuche hochmoderne Diamantstempelzellen. Damit lassen sich extrem kleine Materialproben Bedingungen aussetzen, wie sie im oberen Erdmantel in 100 bis 150 Kilometern Tiefe herrschen – Drücke von mehreren Gigapascal und Temperaturen von weit über 1.000 °C. Wegweisende Versuche der Forschergruppen um Kutcherov et al. (2002) und Kolesnikov et al. (2009) gaben anorganische Ausgangsstoffe wie Eisenoxid (Wüstit), Calciumcarbonat (Calcit) und reines Wasser in diese Zellen.
• Das Ergebnis: Unter diesen extremen Mantelbedingungen reagieren die Komponenten. Die Kohlenstoffatome des Minerals verbinden sich mit dem Wasserstoff des Wassers. Das Ergebnis im Labor zeigt die Entstehung von Methan, Ethan, Propan und in geringen Spuren sogar schwereren Alkanketten.

Damit ist experimentell bewiesen: Um Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, braucht es nicht zwingend eine biologische Vorstufe. Die reine Thermodynamik des Erdmantels ist imstande, organische Moleküle aus anorganischen Steinen und Wasser zu synthetisieren.

Die Grundkritik an dieser These

Obwohl Laborexperimente die anorganische Entstehung von Kohlenwasserstoffen unter Erdmantelbedingungen belegen, fechten Geologen die geologische Relevanz und quantitative Übertragbarkeit an. Die Kritik fokussiert sich auf die Unmöglichkeit, gigantische Ölmengen zu erzeugen, die Nutzung biologisch entstandener Karbonate als Ausgangsmaterial, das Fehlen von Öl in Mantelgesteinsproben und den Vergleich von Methan mit komplexem Erdöl.

Das Phänomen der Dualität: Ein Blick über den Tellerrand der Chemie

Dass ein und derselbe Stoff sowohl biologisch als auch rein anorganisch entstehen kann, ist in der Naturwissenschaft keineswegs eine Sensation, sondern ein Standardphänomen. Die Natur nutzt oft mehrere Wege, um zu denselben chemischen Endprodukten zu gelangen. Ein Vergleich mit anderen Stoffen verdeutlicht dies:

• Methan: Entsteht biogen durch Fäulnisprozesse oder den mikrobiellen Abbau in Sümpfen. Abiogen entsteht es durch die sogenannte Serpentinisierung – eine chemische Reaktion von Meerwasser mit Mantelgestein, wie sie eindrucksvoll am unterseeischen Hydrothermalfeld Lost City Field im Atlantik nachgewiesen wurde. Auch die gigantischen Methanseen auf dem Saturnmond Titan sind zweifellos abiotischen Ursprungs.
• Kohlendioxid: Entsteht biogen durch die Zellatmung von Mensch und Tier sowie die Verbrennung von Biomasse. Abiogen wird es durch vulkanische Ausgasungen aus dem Erdmantel oder die thermische Zersetzung von Karbonatgestein durch Magma freigesetzt.
• Kohlenwasserstoff-Ketten (Synthetische Kraftstoffe): Die Industrie kopiert diese Dualität seit fast einem Jahrhundert. Bei der 1925 entwickelten Fischer-Tropsch-Synthese reagieren Kohlenmonoxid und Wasserstoff an anorganischen Katalysatoren (wie Eisen oder Kobalt) zu flüssigen Kraftstoffen, die in ihrer Struktur fossilem Diesel oder Benzin gleichen.

Wasserstoff und Aminosäuren sind weitere Beispiele für eine duale Entstehung. Wenn also Gase, Gesteine und künstliche Treibstoffe über beide Pfade entstehen können, warum sollte dies bei den komplexen Stoffgemischen des Erdöls anders sein? Wissenschaftlich gesehen spricht absolut nichts gegen eine Koexistenz beider Entstehungsprozesse. Die Natur betreibt keine Ideologie; sie folgt schlicht den Gesetzen der Thermodynamik.

Der Praxistest im Feld: Warum die Praxis der Geologie hinkt

Obwohl das Labor die chemische Machbarkeit beider Theorien untermauert, klafft in der Praxis eine gewaltige Lücke. Wie im ersten Artikel am historischen Fehlschlag des schwedischen Siljan-Ring-Projekts aufgezeigt, liefert die abiogene Theorie bisher keine wirtschaftlich erschließbaren Mengen. Doch wie reagieren Befürworter der Erdmantel-These auf diesen Befund?

Das Argument der russischen Schule und die Migrationslehre

Vertreter der abiogenen Hypothese verweisen häufig auf osteuropäische Berichte, wonach im Dnjepr-Donez-Becken oder in der russischen Teilrepublik Tatarstan Bohrungen direkt im kristallinen Grundgebirge (Granit) erfolgreich Öl zutage förderten. Sie argumentieren, dass diese Funde den kontinuierlichen Aufstrom aus dem Erdmantel beweisen.

Die moderne Erdölgeologie widerspricht dieser Interpretation nicht bezüglich des Fundortes, wohl aber bezüglich der Ursache. In der Geologie ist das Phänomen der lateralen und vertikalen Migration im Detail erforscht:

• Öl ist spezifisch leichter als Wasser und steht in tiefen Schichten unter massivem Druck.
• Über Jahrmillionen wandert generiertes Öl entlang von tektonischen Rissen, Verwerfungen und Spalten kilometerweit in jede verfügbare Richtung.
• Liegt ein extrem poröses oder durch Risse aufgebrochenes Granitgestein direkt unter oder neben einem klassischen, biogenen Sedimentbecken, wird das flüssige Öl regelrecht in diese Gesteinsrisse hineingepresst.

Die erfolgreichen russischen Bohrungen wurden allesamt mit herkömmlichen seismischen Explorationsmethoden durchgeführt, die nach geologischen Barrieren und Fallen Ausschau hielten – also exakt jenen Werkzeugen, die auf der biogenen Migrations- und Sedimentlehre basieren. Das Auffinden von Öl im Urgestein ist somit kein zwingender Beleg für dessen dortige Entstehung.

Was wir in Teil 3 noch beleuchten müssen

Das Auffinden von Öl im kristallinen Urgestein beweist demnach zunächst nur, dass an dieser Stelle die richtige geologische Struktur vorhanden ist – nicht, woher die Flüssigkeit ursprünglich stammt. Damit ist die Debatte allerdings noch lange nicht entschieden: Im dritten und letzten Teil dieser Serie geht es um Thomas Golds provokante Antwort auf das Biomarker-Problem, um die Frage, ob die immer wiederkehrende Deckungsgleichheit beider Theorien am Ende nur Zufall sein kann – und um das Fazit der gesamten wissenschaftlichen Debatte.

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Wir danken dem Autor für das Recht zur Veröffentlichung dieses Beitrags.

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Bild: große Erdölraffinerie plus Lagertanks
Bildquelle: Strikernia / shutterstock