煤是怎样形成的？
煤炭需要数千万年甚至数亿年才能形成；这一切都始于最终变成化石的活植物。
几千年来，人类一直在烧煤；自工业革命以来，煤炭已成为电力和全球变暖的主要来源。但是煤从哪里来？通过研究煤是如何形成的，科学家们可以了解过去的历史以及不同种类的煤燃烧时会发生什么。
当沼泽植物被掩埋、压实和加热以在称为煤化的过程中变成沉积岩时，就会形成煤。“从根本上说，煤是植物化石”，肯塔基大学的岩石学家詹姆斯·豪尔（James Hower）在接受Live Science采访时说，这些植物化石的形成涉及“很多地质事故”。
煤炭的形成始于有生命的植物。“当树还活着时，它可能会被燃烧损坏或被昆虫入侵”，豪尔说，“所有这些都会出现在煤炭记录中。”煤炭中的花粉、树叶、根甚至虫粪的痕迹都可以用来重建古代生态系统。
“如果煤炭资源完全被保存下来，那就会告诉你一些关于整体环境的信息”，豪尔说。山坡或沙漠中的植物不太可能变成煤，因为这些环境不利于泥炭的形成。
“我们在那里看到的所有煤炭中，有非常高的比例来自于沼泽。”这是因为当植物在湿地死亡时，它们被水覆盖并隔绝了氧气。因此，它们不会像在干燥地面上那样迅速腐烂。相反，植物在沼泽潮湿的底部堆积成泥炭层。泥炭，有时是煤炭的前身，有其悠久的历史：它是昆虫、真菌、细菌甚至穴居树根的家园，所有这些都有助于在称为泥炭化的过程中分解植物。“我们在煤炭中看到的任何一层都可能是数十年、数百年或数千年之前形成的产物。”
从水中渗入泥炭或通过化学反应形成的矿物质也被捕获、保留在煤中。豪尔说，肯塔基州东部的火粘土煤含有数百万年前火山喷发产生的稀土元素；美国能源部现在正在资助研发一项从煤炭废料中提取这些元素用于太阳能电池板、风车和电池的新型技术。
但煤炭中的矿物质也会造成问题。例如，暴露在海水中的泥炭通常含有更多的硫。用硫磺燃烧煤会带来额外的人力成本；虽然开采煤炭和呼吸煤烟通常都是危险的，但高硫煤在矿井中更容易自燃并且它们也可能与心脏病有关。
并非所有的泥炭都会转化为煤炭，有些会腐蚀或干涸。要开始煤化过程，泥炭必须被无机物覆盖，例如来自广阔河流三角洲的淤泥。豪尔表示：“这条河流在数百万年的时间里来回流动，最终成为泥的沉积系统，也就是堆积的沉积层。”
随着地质年代的推移，泥炭被埋得更深，侵蚀山脉并填满河谷，其上覆盖森林。数百万年来，新的山脉拔地而起。在几千年中，由于压力和热量这两个因素，泥炭被分解并逐渐转化为煤炭。大多数煤的历史在6千万年至3亿年之间。
压力使泥炭更致密，热量则可以重组植物中可识别的分子——碳水化合物或纤维素——并释放氧气和氢气，留下碳和其他元素。
埋得很深的煤会经历更高的温度，因为它们离地核更近。但是地热也可以通过火山、温泉和间歇泉到达地球表面。压力和热量的大小通常决定了煤的等级，衡量煤从潮湿的泥炭到坚硬岩石的过程中进展了多远。
褐煤是最低等级的煤，褐煤和次烟煤仍然含有可识别的植物部分。烟煤属于较高等级，被压实和加热直到变硬。无烟煤是最稀有和最高等级的煤，光滑而有光泽，它在称为变质作用的过程中被加热直到变成液体。豪尔说：“要达到无烟煤等级，短暂达到高温就足够了，即使一个小时也可以。”
无烟煤燃烧时不产生烟灰，历史上，它们曾在战时避免被发现的燃煤动力船只中使用。褐煤和烟煤主要用于发电。褐煤和次烟煤在燃烧时释放的二氧化碳比烟煤略多。
然而，如果将煤炭与对全球供暖影响较小的其他电力来源进行比较，差异很小。根据美国能源部的数据，一般来说，煤炭每千瓦时产生的二氧化碳是天然气的两倍，是风力发电的90倍。