光明日報北京11月22日電記者齊芳從中國科學(xué)院海洋研究所獲悉，該所科研人員基于自主研制的深海原位拉曼光譜探測系統(tǒng)，構(gòu)建了天然氣水合物上升時隨水深變化的演化模型，并通過深海原位實驗首次證實了天然氣水合物可攜帶冷泉?dú)怏w到達(dá)海表。相關(guān)學(xué)術(shù)成果近日以封面文章的形式，發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《地球化學(xué)觀點快報》上。

海洋中的天然氣水合物儲量豐富，但天然氣水合物不穩(wěn)定，海平面變化、海底地震、滑坡、開采不當(dāng)?shù)榷加锌赡茉斐善涫Х€(wěn)分解?？茖W(xué)家們曾猜測，漫長的地質(zhì)歷史時期中經(jīng)常發(fā)生的大規(guī)模環(huán)境變化，很可能與海底大量天然氣水合物分解有關(guān)——天然氣水合物分解會釋放出甲烷氣體，而甲烷氣體具有較強(qiáng)的溫室效應(yīng)。近幾十年來，人們對天然氣水合物的性質(zhì)、穩(wěn)定性等做過各種實驗、預(yù)測與評估，但截至目前，天然氣水合物發(fā)生失穩(wěn)后在海洋中經(jīng)歷的上升過程仍未知，其攜帶冷泉中的甲烷氣體在海水中能夠到達(dá)的深度仍不清楚。

針對這一問題，中國科學(xué)院海洋研究所張鑫團(tuán)隊，使用“科學(xué)”號科考船及“發(fā)現(xiàn)”號ROV深海機(jī)器人(水下纜控潛器)，利用活躍的冷泉噴口進(jìn)行天然氣水合物上升分解原位實驗，并通過拉曼光譜探測系統(tǒng)實時監(jiān)測天然氣水合物上升過程中的相態(tài)變化。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，水合物在海水中上升會經(jīng)歷三個階段的變化：第一階段是形貌沒有變化，但存在氣體逸出過程的亞穩(wěn)態(tài)階段;第二階段，外圍水合物分解與內(nèi)部水合物生長共存;第三階段，內(nèi)部水合物完全分解。

科學(xué)家們綜合研判認(rèn)為，水合物膜的形成能夠大大增加甲烷氣體的生存能力，可攜帶甲烷氣體到達(dá)較淺的深度甚至是大氣，這可能是冷泉?dú)怏w影響淺層水體或者大氣環(huán)境的一種重要運(yùn)輸方式。這項研究細(xì)化了水合物分解過程與海水深度之間的關(guān)系，加深了對氣體水合物分解演化機(jī)制的理解，為天然氣水合物上升分解過程提供了新的見解。

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