作者:齐芳 来源:光明日报 发布时间:2023/11/23 12:59:00
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科学家首次通过原位实验证实天然气水合物可到达海表

 

本报北京11月22日电 记者齐芳从中国科学院海洋研究所获悉,该所科研人员基于自主研制的深海原位拉曼光谱探测系统,构建了天然气水合物上升时随水深变化的演化模型,并通过深海原位实验首次证实了天然气水合物可携带冷泉气体到达海表。相关学术成果近日以封面文章的形式,发表在国际学术期刊《地球化学观点快报》上。

海洋中的天然气水合物储量丰富,但天然气水合物不稳定,海平面变化、海底地震、滑坡、开采不当等都有可能造成其失稳分解。科学家们曾猜测,漫长的地质历史时期中经常发生的大规模环境变化,很可能与海底大量天然气水合物分解有关——天然气水合物分解会释放出甲烷气体,而甲烷气体具有较强的温室效应。近几十年来,人们对天然气水合物的性质、稳定性等做过各种实验、预测与评估,但截至目前,天然气水合物发生失稳后在海洋中经历的上升过程仍未知,其携带冷泉中的甲烷气体在海水中能够到达的深度仍不清楚。

针对这一问题,中国科学院海洋研究所张鑫团队,使用“科学”号科考船及“发现”号ROV深海机器人(水下缆控潜器),利用活跃的冷泉喷口进行天然气水合物上升分解原位实验,并通过拉曼光谱探测系统实时监测天然气水合物上升过程中的相态变化。研究结果发现,水合物在海水中上升会经历三个阶段的变化:第一阶段是形貌没有变化,但存在气体逸出过程的亚稳态阶段;第二阶段,外围水合物分解与内部水合物生长共存;第三阶段,内部水合物完全分解。

科学家们综合研判认为,水合物膜的形成能够大大增加甲烷气体的生存能力,可携带甲烷气体到达较浅的深度甚至是大气,这可能是冷泉气体影响浅层水体或者大气环境的一种重要运输方式。这项研究细化了水合物分解过程与海水深度之间的关系,加深了对气体水合物分解演化机制的理解,为天然气水合物上升分解过程提供了新的见解。

 
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