我國(guó)新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船“科學(xué)”號(hào)在執(zhí)行中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)中,在我國(guó)南海海域首次發(fā)現(xiàn)了裸露在海底的天然氣水合物,即“ 可燃冰”。這一成果于22日在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《地球化學(xué) 地球物理學(xué) 地球系統(tǒng)學(xué)》上在線發(fā)表。
中國(guó)科學(xué)院海洋研究所特聘研究員、課題負(fù)責(zé)人張?chǎng)胃嬷ㄟ^(guò)“發(fā)現(xiàn)”號(hào)無(wú)人潛水器攜帶的深海激光拉曼光譜探針,科考團(tuán)隊(duì)在我國(guó)南海約1100米的深海海底,探測(cè)到兩個(gè)站點(diǎn)存在裸露于海底的“可燃冰”:一個(gè)站點(diǎn)分布在冷泉化能極端生物群落中;另一個(gè)站點(diǎn)位于一個(gè)活動(dòng)的冷泉噴口的內(nèi)壁,這也是在我國(guó)海域首次發(fā)現(xiàn)正在噴發(fā)的深海冷泉噴口。
科考團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主研發(fā)的拉曼光譜探針,在1000多米深的海底對(duì)裸露在外的“可燃冰”進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)探測(cè),并證實(shí)其為標(biāo)準(zhǔn)的I型水合物。數(shù)據(jù)顯示,兩個(gè)站點(diǎn)快速生成的“可燃冰”并非單一的籠型結(jié)構(gòu),其內(nèi)部存在大量的甲烷、硫化氫等自由氣體,這也是國(guó)際上首次使用原位拉曼光譜數(shù)據(jù)證實(shí)這一科學(xué)結(jié)論。
2014年-2017年,在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“熱帶西太平洋關(guān)鍵區(qū)域海洋系統(tǒng)物質(zhì)能量交換”的支持下,“科學(xué)”號(hào)在該區(qū)域連續(xù)開(kāi)展了4個(gè)航次的集中調(diào)查。
張?chǎng)胃嬖V我們,2014年—2015年,利用長(zhǎng)基線水下定位技術(shù)和深海超高清視頻技術(shù),科研人員在南海圈定了裸露在海底的疑似“可燃冰”精確水下位置,但苦于沒(méi)有相關(guān)的原位探測(cè)技術(shù),無(wú)法驗(yàn)證此猜想。2015-2016年,科研人員自主研發(fā)了世界首臺(tái)可以直接插入高溫?zé)嵋簢娍?450 oC)進(jìn)行原位探測(cè)的系列化拉曼光譜探針,可對(duì)深海熱液流體、冷泉流體、“可燃冰”和沉積物孔隙水進(jìn)行原位化學(xué)成分分析,成為了本次發(fā)現(xiàn)的主要高技術(shù)手段。原位探測(cè)技術(shù)可以避免傳統(tǒng)取樣方式由于從深海海底到海面之間巨大的溫度、壓力等環(huán)境因素變化導(dǎo)致的樣品物理化學(xué)性質(zhì)的變化,已成為國(guó)際深海研究的熱點(diǎn)。
2016年,科研人員還通過(guò)自主研發(fā)的保溫保壓樣品轉(zhuǎn)運(yùn)器,將在海底放置了410天的人工合成的“可燃冰”樣品帶回甲板,創(chuàng)造了在海底原位保存人工合成水合物放置時(shí)間最長(zhǎng)的世界紀(jì)錄,此前的紀(jì)錄由美國(guó)MBARI海洋研究所保持,只有43天,回收的“可燃冰”樣品已被用于研究“可燃冰”的形成、分解以及與周圍海水之間的物質(zhì)交換。
“可燃冰”一般分布在深海沉積物或者大陸永久凍土中,而裸露在海底表面的“可燃冰”則需要大量的深海冷泉流體作為氣源,因此極難存在,在全球也鮮有報(bào)道。張?chǎng)握J(rèn)為,發(fā)現(xiàn)裸露的“可燃冰”的冷泉區(qū)域?qū)⑹茄芯俊翱扇急毙纬伞⒎纸狻⒊刹匾约昂秃Q蟓h(huán)境相互作用機(jī)制的極佳天然試驗(yàn)場(chǎng),該區(qū)域海底可能也不排除有潛在的“可燃冰”資源。