你见过“冰火共舞”吗？

前不久，北京科学中心在举办世界海洋日特别活动时，就呈现了这样的一幕。中国地质调查局青岛海洋地质研究所的正高级工程师孟庆国，将一个白色“冰块”从零下196℃的液氮中取出，随即点燃，而后白色的“冰块”迅速被火焰包裹，燃烧产生的水清晰可见地流下。

“舞者”是一位“深海来客”——天然气（主要成分为甲烷）水合物。准确地说，这种物质是天然气和水在高温、高压条件下形成的一种非化学计量的冰状晶体。因其外形酷似冰，又可燃烧，故称为“可燃冰”。

这种物质既迷人，又危险。数十年来，科研人员高山勘探、深海钻井、实验室合成，一直在努力寻找它、研究它。

为何说它迷人？

孟庆国介绍，可燃冰是一种有望替代传统能源的“未来能源”。可燃冰的燃烧产物是水和二氧化碳，相较于煤炭和石油等传统能源，其燃烧过程中不会释放出粉尘、硫化物等环境污染物，这使得可燃冰被视为“清洁能源”。而且，其储量巨大。

他说：“可燃冰作为一种低碳能源，对于我国能源消费绿色低碳转型发展，推进碳达峰碳中和‘双碳’目标意义重大。”在全球气候挑战日益严峻的今天，可燃冰开采和商用的重要性也愈发凸显。

那又为何说它危险？

孟庆国说，甲烷是一种强温室气体，相同质量的甲烷与二氧化碳相比，它的温室效应是二氧化碳的25倍。如果可燃冰中的甲烷大量释放到大气中，可能对全球气候环境造成严重后果。如果可燃冰在海中大量分解，可能会引发海底地质灾害以及海洋生物的大量死亡，甚至灭绝。

正是因为迷人又危险，科学家才更需要准确定位它。孟庆国介绍，可燃冰的形成与分布通常需要满足4个条件：低于10℃的低温；大于50个大气压的高压；天然气供给充足；储集空间大。在自然界中，它往往分布于水深大于300米以上的海底沉积物或寒冷的陆地永久冻土带中，其中绝大多数可燃冰都来自海洋。

他说，在20世纪30年代，苏联就在被堵塞的天然气输气管道里发现过可燃冰。20世纪70年代，国际深海钻探计划（DSDP）在美国东部海域实施钻探过程中，发现冰冷的沉积物岩心“嘶嘶”冒气泡长达数小时，后来，科学家认定那些气泡就是天然气水合物。我国在南海神狐海域、珠江口盆地和祁连山冻土区等地均发现了可燃冰。

孟庆国解释，目前已经探索出了一些比较成熟的探测方法。最常用的是地震勘探法，以及电法测井法。这两种物理方式，分别依据声波信号和电阻率在不同介质中的差异，来锁定可燃冰。

此外，还有一些地球化学方法。例如，通过分析甲烷浓度是否异常来判断；还可以分析海水中离子浓度的变化。另外，也可通过分析碳、氢等稳定同位素的方法，识别形成可燃冰的气体来源于何处。

在长期的探寻中，科学家们总结出了一些可燃冰存在的特征。比如，借助一种叫多波束的海洋探测仪器进行探测，如果发现海底某处出现一种类似“气烟囱”的气泡羽状流，即从海底不断向上喷涌的甲烷气体，那么这片海底就可能有可燃冰；若能在海底看见菌席、管状蠕虫、贻贝类等依赖甲烷生存的特殊生物，那么，该区也很有可能存在可燃冰；此外，海底麻坑和泥火山的出现，也是判断可燃冰存在的一个间接证据。

总的来说，尽管大自然蕴含的这一宝藏非常丰富，但想要安全高效地开发可燃冰，科学家们还是得绞尽脑汁。

孟庆国介绍，自2002年以后，一些国家就开启了对可燃冰的试验开采，我国也已经成功进行过两轮海域天然气水合物的试采，并取得了巨大成功。他认为，未来可燃冰应该在确保环境安全的条件下，尽早实现商业开发，以造福人类。

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