圖片：GEOMAR 冰中捕獲的甲烷為正在燃燒的這個水合物樣本提供紅色的火焰。 |
一些科學家現在認為，大量甲烷（一種溫室氣體，其吸熱能力幾乎是二氧化碳的 30 倍）可能會從海底冒出，加劇全球變暖。事實上，上週在美國地球物理聯盟秋季會議上展示的一系列新的研究結果揭示了這種情況可能發生的一些線索。
近年來，人們對水合物的興趣激增，因為人們認為全球儲量蘊藏的燃料能量比世界上所有煤炭、石油和天然氣儲量的總和還要多。即便如此，這些甲烷水合物也構成了氣候威脅。它們非常脆弱：最輕微的溫度升高或壓力釋放都會使其不穩定。當這種情況發生時，一些甲烷會到達海洋表面並進入大氣層——它不會在那裡停留太久，但它會與氧氣反應形成二氧化碳，而二氧化碳會持續數百年甚至數千年。
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研究人員一直在俄勒岡州海岸外 100 公里處，沿著一個名為水合物脊的啞鈴狀海岬集中研究這一過程，那裡因為冰冷沉積物幾乎鋪滿了海底。甲烷，一種碳氫化合物，是天然氣和牛放屁的主要成分，被困在泥濘海底的冷凍水形成的晶體籠子內。
大多數情況下，氣體緩慢地從水合物層洩漏到上面的海水中。但是，德國基爾海洋地球科學研究中心 (GEOMAR) 的 Erwin Suess 及其同事發現了一條捷徑，甲烷透過這條捷徑從海底快速到達天空。
圖片：GEOMAR SONNE，一艘德國研究船，率先對俄勒岡州海岸附近的水合物脊進行了多次勘探。 |
1996 年，Suess 及其同事藉助研究船 Sonne 成為第一個從海底回收甲烷水合物的團隊。然後，去年夏天在水合物脊，他們發現了一些以前從未見過的事情：一些冰箱大小的嘶嘶作響的水合物塊從一公里深的海底脫落，在解體前漂浮到水面。
Suess 現在將這種浮力（一種非典型的水合物特徵）歸因於在凍結前積聚在海底泥漿頂層的大量氣泡。Suess 說，從漂浮水合物附近的海底回收的水合物的“氣泡結構”中可以找到這種過程的證據。
即使這些碎片沒有完整地漂浮到水面，甲烷也會從水合物沉積物中逸出。在 12 月的 AGU 會議上，俄勒岡州立大學的 Robert Collier 展示了水合物脊上方水中甲烷濃度的概況。他的幾位同事彙總了他們在去年夏天一系列研究航行期間在 40 多個站點進行的測量結果。
到目前為止，這些洩漏的水合物沉積物似乎並沒有構成氣候危險。“你可以看到，[甲烷]濃度最高的區域正好位於山脊上方，”Collier 說。“但我們可以提出一個很好的論點，即沒有多少甲烷進入大氣層。”他的同事，加利福尼亞州洪堡州立大學的 Marie de Angelis 報告說，有證據表明大多數甲烷在到達地表之前氧化成二氧化碳。
由於甲烷水合物對溫度非常敏感，華盛頓大學的 Michael Hutnak 及其同事追蹤了山脊南部上方水溫。他們發現溫度振盪似乎隨著潮汐週期而變化，並且很可能影響 4000 萬至 6000 萬立方米的沉積物。Hutnak 說，在記錄的溫度變化範圍內，大多數水合物應該保持穩定，但如果水合物以其他方式受到破壞，“可能足以將它們推到邊緣。”
圖片：GEOMAR 嘶嘶作響的水合物塊，一些像冰箱一樣大，偶爾會從海底脫落並漂浮到水面，然後釋放出其中捕獲的溫室氣體。 |
俄勒岡州立大學的 Chris Goldfinger 說，幾乎肯定會把水合物“推到邊緣”的是每 650 年左右發生一次的 9 級地震。水合物脊是一堆沉積物，當攜帶西北太平洋板塊滑到北美之下時，這些沉積物被刮掉並堆積起來。隨著這種俯衝過程中的應變增加，山脊像彈簧一樣被壓縮。（最強的甲烷噴口發生在沉積物彎曲時斷裂的地方。）
Goldfinger 說，薄薄的碳酸鹽巖像巧克力浸冰淇淋蛋筒一樣覆蓋著水合物脊的彎曲部分。透過使用聲納反射來繪製淺海海底圖，他和他的同事們看到這個薄殼在某些地方已經破裂，現在正沿著山脊的陡峭側面滑落。“我猜，當這些 9 級地震爆發時，遊戲局面會在幾秒鐘內徹底改變，”他說。“那時你可能會一次性發生災難性的甲烷釋放。”
事實證明，水合物脊上佈滿了古老的滑坡。俄勒岡州立大學的 Anne Trehu 及其同事比 Goldfinger 更深入地觀察海底沉積物，繪製了山脊對它所承受的擠壓和褶皺的歷史反應。在水合物脊的南部，他們還看到了一個複雜的地下“管道”系統，該系統沿著斷層網路向水合物供水並排出水。
“這裡有很多謎題，”Trehu 在談到這次會議時說，但她補充說，水合物脊仍然保留著許多關於海底甲烷如何加劇溫室氣體問題的未被發現的線索——這個問題是人類已經造成的。