你見過“冰火共舞”嗎？

前不久，北京科學中心在舉辦世界海洋日特別活動時，就呈現了這樣的一幕。中國地質調查局青島海洋地質研究所的正高級工程師孟慶國，將一個白色“冰塊”從零下196℃的液氮中取出，隨即點燃，而后白色的“冰塊”迅速被火焰包裹，燃燒產生的水清晰可見地流下。

“舞者”是一位“深海來客”——天然氣（主要成分為甲烷）水合物。准確地說，這種物質是天然氣和水在高溫、高壓條件下形成的一種非化學計量的冰狀晶體。因其外形酷似冰，又可燃燒，故稱為“可燃冰”。

這種物質既迷人，又危險。數十年來，科研人員高山勘探、深海鑽井、實驗室合成，一直在努力尋找它、研究它。

為何說它迷人？

孟慶國介紹，可燃冰是一種有望替代傳統能源的“未來能源”。可燃冰的燃燒產物是水和二氧化碳，相較於煤炭和石油等傳統能源，其燃燒過程中不會釋放出粉塵、硫化物等環境污染物，這使得可燃冰被視為“清潔能源”。而且，其儲量巨大。

他說：“可燃冰作為一種低碳能源，對於我國能源消費綠色低碳轉型發展，推進碳達峰碳中和‘雙碳’目標意義重大。”在全球氣候挑戰日益嚴峻的今天，可燃冰開採和商用的重要性也愈發凸顯。

那又為何說它危險？

孟慶國說，甲烷是一種強溫室氣體，相同質量的甲烷與二氧化碳相比，它的溫室效應是二氧化碳的25倍。如果可燃冰中的甲烷大量釋放到大氣中，可能對全球氣候環境造成嚴重后果。如果可燃冰在海中大量分解，可能會引發海底地質災害以及海洋生物的大量死亡，甚至滅絕。

正是因為迷人又危險，科學家才更需要准確定位它。孟慶國介紹，可燃冰的形成與分布通常需要滿足4個條件：低於10℃的低溫﹔大於50個大氣壓的高壓﹔天然氣供給充足﹔儲集空間大。在自然界中，它往往分布於水深大於300米以上的海底沉積物或寒冷的陸地永久凍土帶中，其中絕大多數可燃冰都來自海洋。

他說，在20世紀30年代，蘇聯就在被堵塞的天然氣輸氣管道裡發現過可燃冰。20世紀70年代，國際深海鑽探計劃（DSDP）在美國東部海域實施鑽探過程中，發現冰冷的沉積物岩心“嘶嘶”冒氣泡長達數小時，后來，科學家認定那些氣泡就是天然氣水合物。我國在南海神狐海域、珠江口盆地和祁連山凍土區等地均發現了可燃冰。

孟慶國解釋，目前已經探索出了一些比較成熟的探測方法。最常用的是地震勘探法，以及電法測井法。這兩種物理方式，分別依據聲波信號和電阻率在不同介質中的差異，來鎖定可燃冰。

此外，還有一些地球化學方法。例如，通過分析甲烷濃度是否異常來判斷﹔還可以分析海水中離子濃度的變化。另外，也可通過分析碳、氫等穩定同位素的方法，識別形成可燃冰的氣體來源於何處。

在長期的探尋中，科學家們總結出了一些可燃冰存在的特征。比如，借助一種叫多波束的海洋探測儀器進行探測，如果發現海底某處出現一種類似“氣煙囪”的氣泡羽狀流，即從海底不斷向上噴涌的甲烷氣體，那麼這片海底就可能有可燃冰﹔若能在海底看見菌席、管狀蠕虫、貽貝類等依賴甲烷生存的特殊生物，那麼，該區也很有可能存在可燃冰﹔此外，海底麻坑和泥火山的出現，也是判斷可燃冰存在的一個間接証據。

總的來說，盡管大自然蘊含的這一寶藏非常豐富，但想要安全高效地開發可燃冰，科學家們還是得絞盡腦汁。

孟慶國介紹，自2002年以后，一些國家就開啟了對可燃冰的試驗開採，我國也已經成功進行過兩輪海域天然氣水合物的試採，並取得了巨大成功。他認為，未來可燃冰應該在確保環境安全的條件下，盡早實現商業開發，以造福人類。

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