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它们是以固体形式藏匿深海。
它们是未来最有开发价值的清洁能源,而且储量惊人。
但是,它们还可能为害地球,毁灭人类——
研究甲烷水合物美国科学家一直处于世界领先水平。但就在各国科学家纷纷建议政府,投资开发水合物,以解煤炭、石油等能源告罄之时,美国科学家却告诫世人要谨慎开发水合物,因为弄不好可能造成环境灾难,甚至是物种灭绝。
储量巨大惊人
甲烷水合物也叫可燃冰,它的形状像石蜡遇热未融化前的样子,洁白而绵软。它是甲烷气体和水分子在高压低温作用下的特殊产物。它像地毯一样覆盖在10%的海底,总面积达4000万平方千米,深度数百到数千米不等。据科学家估计,全球可燃冰总储量高达2.5×1016立方米,是石油、天然气和煤总储量的2倍,假如能够安全开采,至少可供人类使用数百年。
至于它的来历,按美国科学家的说法,它是海洋微生物和海底油气在海洋板块作用下的产物。因为占地球2/3的生命是由生活在海床下微生物构成的,那里没有氧气,一片黑暗,亿万年来,无以记数的微生物从不停歇地制造着甲烷。另外,当海洋板块下沉时,海底油气随板块边缘喷涌而出,在接触到冰冷的海水,天然气与海水发生化学作用,日积月累,在高压低温的作用下,就形成了浩瀚厚实的可燃冰,像地毯一样沉睡在海底。
可燃冰储量最多的国家是俄罗斯,其次是日本、加拿大和美国。据美国地质勘探局估计,美国的蕴藏量为9600万亿立方米,是国内传统天然气储量的200倍,丰厚的利润,自然引起投资者关注。可是美国科学家却一再告诫政府,对可燃冰的开发务必慎重,因为这种极易挥发的气体曾经多次为害环境,给生物带来灭顶之灾。
曾引发海啸山崩
可燃冰在水底并非永远是静止的,积累到一定程度它会自然发生移动和溢出。除了海洋还有某些湖泊及高寒湿地下都有它的存在。当然,最危险处是海洋。还别说全部可燃冰,就是极少的部分溢出,我们也是无法承受的。在黑海航行的海员多次报告,他们看见闪电引燃了海面甲烷气体,在数千平方米的范围内,火光冲天。
幸亏深海中既有释放甲烷的微生物又有消耗甲烷的微生物,正是它们将逃逸的甲烷消灭在海底,才使我们对身边的危险毫无察觉。但海底可燃冰的不断积累,肯定会带来麻烦,虽然其中还有很多未知的因素有待揭秘。
据考证,8200年前挪威海岸附近海区发生了一次大规模的山崩,就与可燃冰的溶解密切相关。它将一座300多米高名叫大熊山的山崖底部顷刻间便给掏空了。那次山崩是地球历史上出现的最严重的山崩之一。它的爆发点是大陆斜坡中段,位于一层多孔的弱沉积带,然后迅速向大陆传播,从海底深处冒出的碎石块有四五层楼高,300多千米长、10多千米宽、50米高的海底泥沙顺着斜坡滑下去,有1600多立方千米的沉积物和岩石被移位。在近5万平方千米的海域内,就像洪水泛滥后的街道,到处都是淤泥与杂物,海床上一切生物统统毙命,无一幸免。山崩引起的海啸给沿岸地区造成巨大灾难,最远殃及到苏格兰。海啸引发的巨浪高达17米。
科学家证明,这次山崩的罪魁祸首正是可燃冰。在大熊山附近的海床之下至今还有甲烷气体溢出。这足以说明,当时这里积存的可燃冰相当之多。是什么原因让寂静的可燃冰突然躁动起来了呢?
原来,在1.1万年前,当最后的冰块从挪威海离开时,大西洋温暖的海水随之而来,使大熊山底部的温度升高了5摄氏度,暖流迅速传播开来。而可燃冰中的甲烷遇热汽化,巨大的能量随之摇撼着海底山崖的根部,头重脚轻的山崖终于站立不稳,轰然崩塌,进而引发海啸。还有一种观点认为,大熊山海啸发生前,在附近大陆架海床上出现了大裂缝,裂缝长近5千米,深达30米,裂缝里还散布着圆形凹坑。凹坑处就是甲烷冒出的地方。可燃冰的融化溢出削弱了沉积带的硬度,促使挪威海床斜坡出现了软化的沉积层,由滑坡引发了山崩。
6年前,几位年轻的美国海洋学家宣布,他们在哈特勒斯角附近的大陆架边缘发现了与挪威海非常近似的裂缝和圆坑。就在他们惊讶不已时,俄国科学家却告诉他们,这并不值得奇怪,在巴伦支海这样的裂缝和圆坑随处可见。这充分说明海底的可燃冰都曾经活跃一时。
两种观点相佐
随着研究的不断深入,对甲烷水合物认识逐渐产生了两种不同的观点。这也是美国科学繁盛不衰的原因,新发现遭遇的总是质疑,极少听到附和。近乎白热化争论正是科学进步的动力。
以俄勒冈大学的地质学家格雷沃里为首的一派认为,甲烷水合物是自然界中隐身的恶魔,会不定期的向地球发难,应是人类今后重点防范的自然灾害之一。
远在2.5亿年前二叠纪末期,一种突然降临的灾难短时间内毁灭地球上的大部分生物,科学界普遍认为是一颗小行星撞击地球所致。但格雷沃里却认为是海底积存的巨量甲烷发生爆炸,导致大气温度骤然上升,泛滥至地面的大火又消耗了大气中的氧,所以,多数地球生物相继毙命,甚至包括很多鱼类。
危险系数不仅在于甲烷水合物积累到临界值后溢出,现在我们还一刻不停地将二氧化碳排放进大气,稻田里细菌与澳洲牛羊也一刻不停地制造甲烷,这无疑加速了地球变暖的进程。而温度升高正是使甲烷水合物汽化的直接诱因。格雷沃里估计,北冰洋可能是今后甲烷水合物泛滥的导火索。因为那里可燃冰大多在浅海,它现在能够稳定是由于低温而非高压。所以一旦发生溢出爆炸,即使是上帝降临也束手无策。
另一种观点认为,可燃冰就像陆地的森林一样,生生息息自有规律,即使作用于自然,也不是很严重的,完全不必杞人忧天。它的代表人物是加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的海洋地质学教授海格尔。
海格尔说,可燃冰的变迁会给地球带来灾难性后果的说法,目前还没有直接的证据,很多人可能是被它庞大的储量给吓坏了。问题其实并没有那么严重,即使有甲烷溢出也是非常少的,根本不足以影响气候。在俄勒冈附近的海面,我们曾对一块漂浮的可燃冰进行追踪,老远就能看见它光闪闪的一片。起初我们还以为是它正在释放甲烷气体,接近一看,原来它释放的气泡被石油包裹着,故而五光十色。我们就地还做了观察试验,发现有相当多的可燃冰会自行溶解在海水里,而没有释放出来。这充分说明,可燃冰释放的甲烷也是海洋食物链的一环——海水里的需氧菌消耗甲烷,而进入大气的部分却是甲烷消费者释放的二氧化碳。
英国的生物学家很快发表论文为海格尔的观点提供佐证。英国剑桥大学的一个海洋生物研究小组近日在秘鲁沿海水域进行微生物调 查。在海床以下500米微生物非常集中的地方,他们惊奇地发现,根据所处的位置不同,它们居然分工明确,最上层的微生物还原硫酸盐,最低层的制造甲烷,居于中间层的则是氧化甲烷。谁也不知道它们这种自给自足的状态保持了多少万年。
正如美国宇航局的生物学家托里所说,对甲烷水合物的深入探讨,使我们了解到海底微生物对地球环境的重要影响。以往它们的确被忽略了,我们还以为碳循环在海底就停止了,被稳定的沉积带所埋没的生物体永远不会参与碳循环过程了,原来情况并非如此。碳在地球上的循环还有很多的空白需要填补,需要研究。
担心困难重重
时下研究开发可燃冰进展最快的就是日本和美国,尤其是日本。因为日本的油气资源十分匮乏,所以非传统能源始终是他们关注的重点。得知自己周边有4~20万亿立方米的可燃冰储量,可供使用100年时,日本人大喜过望,立刻制定了庞大的开发计划。他们打算从明年起派出相当规模的钻探船队,在日本南海相继挖掘10~20口气井。如果一切顺利,他们可能在数年后进行全面的商业性生产。
美国的优势是先见之明。早在冷战时期,苏联宣布在西伯利亚冻土带发现可燃冰后,美国政府就意识到它巨大的潜在价值,所以马上制定了《国际深海钻探计划》。派出当时国际最先进的“格洛玛·挑战者号”钻探船连续在各大洋海域450个点,完成700个钻孔,同时进行了80次深海钻探,取得了大量的珍贵资料,不仅对自己,连全世界可燃冰的概况也通盘掌握。只因种种担忧,美国没有立刻着手开发。害怕因此带来棘手的环境问题,可能就是其主要原因。
目前,日本、加拿大等可燃冰开发前卫国家,试采可燃冰的通行做法是,先开凿一口1200米的钻井,直通到可燃冰层,注入温水,让其溶于温水中,然后抽回地面进行分离。虽然方法简便有效,可是作业区总有甲烷气体溢出,多次改进工艺设备,目前问题始终无法解决。
当然,这还只是表面问题,深层影响可能还不会立刻显现。所以,美国联合海洋研究所多次告诫急于开发可燃冰的国家,开采时的泄漏是世界性难题,且短期内难以攻克,一旦大量释放,海底的石油管线和海底电缆都可能面临巨大威胁。
它们是未来最有开发价值的清洁能源,而且储量惊人。
但是,它们还可能为害地球,毁灭人类——
研究甲烷水合物美国科学家一直处于世界领先水平。但就在各国科学家纷纷建议政府,投资开发水合物,以解煤炭、石油等能源告罄之时,美国科学家却告诫世人要谨慎开发水合物,因为弄不好可能造成环境灾难,甚至是物种灭绝。
储量巨大惊人
甲烷水合物也叫可燃冰,它的形状像石蜡遇热未融化前的样子,洁白而绵软。它是甲烷气体和水分子在高压低温作用下的特殊产物。它像地毯一样覆盖在10%的海底,总面积达4000万平方千米,深度数百到数千米不等。据科学家估计,全球可燃冰总储量高达2.5×1016立方米,是石油、天然气和煤总储量的2倍,假如能够安全开采,至少可供人类使用数百年。
至于它的来历,按美国科学家的说法,它是海洋微生物和海底油气在海洋板块作用下的产物。因为占地球2/3的生命是由生活在海床下微生物构成的,那里没有氧气,一片黑暗,亿万年来,无以记数的微生物从不停歇地制造着甲烷。另外,当海洋板块下沉时,海底油气随板块边缘喷涌而出,在接触到冰冷的海水,天然气与海水发生化学作用,日积月累,在高压低温的作用下,就形成了浩瀚厚实的可燃冰,像地毯一样沉睡在海底。
可燃冰储量最多的国家是俄罗斯,其次是日本、加拿大和美国。据美国地质勘探局估计,美国的蕴藏量为9600万亿立方米,是国内传统天然气储量的200倍,丰厚的利润,自然引起投资者关注。可是美国科学家却一再告诫政府,对可燃冰的开发务必慎重,因为这种极易挥发的气体曾经多次为害环境,给生物带来灭顶之灾。
曾引发海啸山崩
可燃冰在水底并非永远是静止的,积累到一定程度它会自然发生移动和溢出。除了海洋还有某些湖泊及高寒湿地下都有它的存在。当然,最危险处是海洋。还别说全部可燃冰,就是极少的部分溢出,我们也是无法承受的。在黑海航行的海员多次报告,他们看见闪电引燃了海面甲烷气体,在数千平方米的范围内,火光冲天。
幸亏深海中既有释放甲烷的微生物又有消耗甲烷的微生物,正是它们将逃逸的甲烷消灭在海底,才使我们对身边的危险毫无察觉。但海底可燃冰的不断积累,肯定会带来麻烦,虽然其中还有很多未知的因素有待揭秘。
据考证,8200年前挪威海岸附近海区发生了一次大规模的山崩,就与可燃冰的溶解密切相关。它将一座300多米高名叫大熊山的山崖底部顷刻间便给掏空了。那次山崩是地球历史上出现的最严重的山崩之一。它的爆发点是大陆斜坡中段,位于一层多孔的弱沉积带,然后迅速向大陆传播,从海底深处冒出的碎石块有四五层楼高,300多千米长、10多千米宽、50米高的海底泥沙顺着斜坡滑下去,有1600多立方千米的沉积物和岩石被移位。在近5万平方千米的海域内,就像洪水泛滥后的街道,到处都是淤泥与杂物,海床上一切生物统统毙命,无一幸免。山崩引起的海啸给沿岸地区造成巨大灾难,最远殃及到苏格兰。海啸引发的巨浪高达17米。
科学家证明,这次山崩的罪魁祸首正是可燃冰。在大熊山附近的海床之下至今还有甲烷气体溢出。这足以说明,当时这里积存的可燃冰相当之多。是什么原因让寂静的可燃冰突然躁动起来了呢?
原来,在1.1万年前,当最后的冰块从挪威海离开时,大西洋温暖的海水随之而来,使大熊山底部的温度升高了5摄氏度,暖流迅速传播开来。而可燃冰中的甲烷遇热汽化,巨大的能量随之摇撼着海底山崖的根部,头重脚轻的山崖终于站立不稳,轰然崩塌,进而引发海啸。还有一种观点认为,大熊山海啸发生前,在附近大陆架海床上出现了大裂缝,裂缝长近5千米,深达30米,裂缝里还散布着圆形凹坑。凹坑处就是甲烷冒出的地方。可燃冰的融化溢出削弱了沉积带的硬度,促使挪威海床斜坡出现了软化的沉积层,由滑坡引发了山崩。
6年前,几位年轻的美国海洋学家宣布,他们在哈特勒斯角附近的大陆架边缘发现了与挪威海非常近似的裂缝和圆坑。就在他们惊讶不已时,俄国科学家却告诉他们,这并不值得奇怪,在巴伦支海这样的裂缝和圆坑随处可见。这充分说明海底的可燃冰都曾经活跃一时。
两种观点相佐
随着研究的不断深入,对甲烷水合物认识逐渐产生了两种不同的观点。这也是美国科学繁盛不衰的原因,新发现遭遇的总是质疑,极少听到附和。近乎白热化争论正是科学进步的动力。
以俄勒冈大学的地质学家格雷沃里为首的一派认为,甲烷水合物是自然界中隐身的恶魔,会不定期的向地球发难,应是人类今后重点防范的自然灾害之一。
远在2.5亿年前二叠纪末期,一种突然降临的灾难短时间内毁灭地球上的大部分生物,科学界普遍认为是一颗小行星撞击地球所致。但格雷沃里却认为是海底积存的巨量甲烷发生爆炸,导致大气温度骤然上升,泛滥至地面的大火又消耗了大气中的氧,所以,多数地球生物相继毙命,甚至包括很多鱼类。
危险系数不仅在于甲烷水合物积累到临界值后溢出,现在我们还一刻不停地将二氧化碳排放进大气,稻田里细菌与澳洲牛羊也一刻不停地制造甲烷,这无疑加速了地球变暖的进程。而温度升高正是使甲烷水合物汽化的直接诱因。格雷沃里估计,北冰洋可能是今后甲烷水合物泛滥的导火索。因为那里可燃冰大多在浅海,它现在能够稳定是由于低温而非高压。所以一旦发生溢出爆炸,即使是上帝降临也束手无策。
另一种观点认为,可燃冰就像陆地的森林一样,生生息息自有规律,即使作用于自然,也不是很严重的,完全不必杞人忧天。它的代表人物是加利福尼亚大学圣芭芭拉分校的海洋地质学教授海格尔。
海格尔说,可燃冰的变迁会给地球带来灾难性后果的说法,目前还没有直接的证据,很多人可能是被它庞大的储量给吓坏了。问题其实并没有那么严重,即使有甲烷溢出也是非常少的,根本不足以影响气候。在俄勒冈附近的海面,我们曾对一块漂浮的可燃冰进行追踪,老远就能看见它光闪闪的一片。起初我们还以为是它正在释放甲烷气体,接近一看,原来它释放的气泡被石油包裹着,故而五光十色。我们就地还做了观察试验,发现有相当多的可燃冰会自行溶解在海水里,而没有释放出来。这充分说明,可燃冰释放的甲烷也是海洋食物链的一环——海水里的需氧菌消耗甲烷,而进入大气的部分却是甲烷消费者释放的二氧化碳。
英国的生物学家很快发表论文为海格尔的观点提供佐证。英国剑桥大学的一个海洋生物研究小组近日在秘鲁沿海水域进行微生物调 查。在海床以下500米微生物非常集中的地方,他们惊奇地发现,根据所处的位置不同,它们居然分工明确,最上层的微生物还原硫酸盐,最低层的制造甲烷,居于中间层的则是氧化甲烷。谁也不知道它们这种自给自足的状态保持了多少万年。
正如美国宇航局的生物学家托里所说,对甲烷水合物的深入探讨,使我们了解到海底微生物对地球环境的重要影响。以往它们的确被忽略了,我们还以为碳循环在海底就停止了,被稳定的沉积带所埋没的生物体永远不会参与碳循环过程了,原来情况并非如此。碳在地球上的循环还有很多的空白需要填补,需要研究。
担心困难重重
时下研究开发可燃冰进展最快的就是日本和美国,尤其是日本。因为日本的油气资源十分匮乏,所以非传统能源始终是他们关注的重点。得知自己周边有4~20万亿立方米的可燃冰储量,可供使用100年时,日本人大喜过望,立刻制定了庞大的开发计划。他们打算从明年起派出相当规模的钻探船队,在日本南海相继挖掘10~20口气井。如果一切顺利,他们可能在数年后进行全面的商业性生产。
美国的优势是先见之明。早在冷战时期,苏联宣布在西伯利亚冻土带发现可燃冰后,美国政府就意识到它巨大的潜在价值,所以马上制定了《国际深海钻探计划》。派出当时国际最先进的“格洛玛·挑战者号”钻探船连续在各大洋海域450个点,完成700个钻孔,同时进行了80次深海钻探,取得了大量的珍贵资料,不仅对自己,连全世界可燃冰的概况也通盘掌握。只因种种担忧,美国没有立刻着手开发。害怕因此带来棘手的环境问题,可能就是其主要原因。
目前,日本、加拿大等可燃冰开发前卫国家,试采可燃冰的通行做法是,先开凿一口1200米的钻井,直通到可燃冰层,注入温水,让其溶于温水中,然后抽回地面进行分离。虽然方法简便有效,可是作业区总有甲烷气体溢出,多次改进工艺设备,目前问题始终无法解决。
当然,这还只是表面问题,深层影响可能还不会立刻显现。所以,美国联合海洋研究所多次告诫急于开发可燃冰的国家,开采时的泄漏是世界性难题,且短期内难以攻克,一旦大量释放,海底的石油管线和海底电缆都可能面临巨大威胁。