藏在海底的“冰”正在被融水唤醒

你听说过一种能燃烧的“冰”吗？

它藏在深海里，外形像冰块，但遇火就能烧起来。科学家管它叫“可燃冰”，学名是天然气水合物。这名字听起来有点矛盾——冰怎么能烧？但自然界就是这么神奇。

最近，中国科学院深海科学与工程研究所联合国际团队，在《自然·地球科学》上发表了一项新发现。研究发现，冰川融化产生的水渗透到海底，能让可燃冰里的甲烷快速“溶解”并释放出来。这个过程比科学家以前想的快得多。

这个发现是怎么来的？我们先从可燃冰本身说起。

能燃烧的“冰”，到底长什么样

可燃冰其实是天然气和水在低温高压条件下形成的固体结晶物质。简单说，在深海那种又冷、压力又大的环境里，水分子会搭成一个“笼子”，把甲烷分子关在里面。这个“笼子”在常温常压下不稳定，一旦温度和压强变了，甲烷就会跑出来。

看起来是冰块，点着了能烧——这就是可燃冰

图片来源：科普中国

可燃冰长什么样？纯净的是白色，像冰雪一样。拿在手里看，就是一块“冰”。但用打火机一点，它能烧起来——因为里面的甲烷是易燃气体。

1立方米可燃冰能释放出大约 164立方米的天然气。能量密度非常高。

可燃冰的形成需要三个条件：低温（0-10 ℃左右，超过20 ℃就会分解）、高压（水深300米以上），以及充足的甲烷来源。海底温度常年保持在2-4 ℃，深度超过300米的地方压强也够大。再加上海底埋藏的生物残骸经细菌分解产生甲烷——条件凑齐了，可燃冰就一点点形成了。

海底藏着一个巨大的“碳仓库”

可燃冰在全球分布很广。地球上大约27%的陆地和90%的海域都可能存在可燃冰。主要藏在深海沉积物和南北极的永久冻土里。

可燃冰不止在南海，全球海域都有分布

图片来源：中国科学院地球环境研究所

储量有多大？据估算，全球大陆边缘和多年冻土区储存了约1800吉吨的甲烷。吉吨是什么概念？1吉吨等于10亿吨。1800吉吨，就是1.8万亿吨。这构成了全球碳循环中最大的甲烷储库之一。

换个更直观的说法：可燃冰里的碳总量，大约相当于全球已探明煤炭、石油和天然气总碳量的两倍。

正因为储量巨大、燃烧后污染相对较小，可燃冰被看作很有潜力的未来能源。2017年，我国在南海神狐海域首次试采可燃冰成功，连续产气60天，累计产气超过30万立方米。中国也因此成为全球首个实现泥质粉砂型可燃冰安全可控开采的国家。

但巨大储量的另一面是巨大风险。

一个“自相矛盾”的数据

引出了新发现

科学家一直担心一件事：气候变暖导致冰盖融化，冰盖融化导致可燃冰分解释放甲烷，甲烷又是温室气体，释放出来会加剧变暖——形成一个"自我加速"的循环。地球科学界管这个叫"水合物枪"假说。

但传统观点认为，这个过程很慢。可燃冰分解主要靠温度和压强变化驱动，而深海地层传热非常慢，水合物分解时自己还要吸热。所以科学家以前觉得，可燃冰失稳是千年尺度的事，对当下气候影响不大。

直到中科院深海所的王吉亮副研究员联合国际团队发现了一组"自相矛盾"的数据。2018年秋，国际大洋钻探计划第400航次的"乔迪斯·决心号"钻探船驶入格陵兰岛西北侧的陆架海域，他们的目标很明确：在海底以下约200至600米的深度范围内钻取岩心，研究这里的可燃冰系统。

乔迪斯·决心号（JOIDES Resolution）是美国的大洋钻探船，支持沉积学、地球化学等多学科研究。

图片来源：百度百科

钻探开始前，团队先用三维反射地震技术给海底做了"CT扫描"。地震剖面上清楚地显示出一种被称为"似海底反射层"的信号——这个信号就像一道"地下雷达回波"，说明地层里有东西让声波突然反弹回来。地质学家看到它，基本可以断定下面有可燃冰。

于是团队决定打钻验证，把沉积岩心一根根取上甲板。按理说，有可燃冰的地方，甲烷浓度应该非常高。岩心一拿上来就应该冒气泡，实验室里测出的甲烷数值也应该是"爆表"的水平。

但分析结果让所有人都愣住了。

岩心里的甲烷含量出奇地低。更奇怪的是，水的盐度也明显偏淡——比正常海水盐度低了将近三分之一。可燃冰稳定带内，竟然大范围出现了"低甲烷、低盐度"并存的异常区域。

甲烷去哪儿了？

王吉亮盯着盐度数据看了很久。实验室里，团队反复核对了三遍，确认仪器没有出问题。低盐度，说明大量淡水曾经渗入过这些沉积物。这些淡水不可能是雨水——格陵兰岛那么大一座冰盖就在头顶。答案逐渐清晰：冰川融水。

融水渗透冲刷，让可燃冰里的甲烷快速“溶解”

图片来源：Nature

研究团队由此提出了一个新机制：冰川消融时，冰盖底部会形成巨大的水压差，驱动大量冰川融水向下渗透，一路冲刷到数百米深的海底沉积物中。这些淡水盐度低、甲烷含量也不饱和，直接进入可燃冰所在的区域，就像"温水化糖"一样，让可燃冰晶体快速"溶解"。

整个过程绕过了缓慢的热传导限制，不需要等海水整体升温。只要冰盖开始融化、融水能够向下渗透，这个机制就能启动。

新发现意味着什么

这个发现改变了科学家对可燃冰的认知。

以前大家觉得可燃冰稳定带能把甲烷“锁住”很久。现在发现，只要冰川融水渗进来，甲烷就可能快速释放。

更重要的是，北极变暖的速度本来就比全球平均值快得多。科学家已经在北极斯瓦尔巴群岛的峡湾里观测到：高浓度的海水甲烷异常，和低盐度的冰川融水是同步出现的。也就是说，当前气候变暖产生的融水，可能已经在触发海底甲烷的释放了。

不过需要说明的是，这并不意味着明天就会发生气候灾难。这项研究揭示的是一个此前未被纳入评估的新路径。科学家提醒，未来预测极地气候反馈时，需要把水文过程、盆地形态、冰盖动力学这些因素都考虑进去。

说到底，科学的价值在于帮我们更准确地理解这个世界——包括那些藏在深海、我们看不见但确实存在的东西。

深海的秘密，正被一点点揭开