随科学家“潜”入深海,领教洁净新能源的能量和它的“坏脾气”
海底原来是漏的,而且“漏”出了包括可燃冰在内的诸多宝贝。然而,海底的宝贝们也不是一贯与人为善的,百慕大黑三角之谜居然有可能是可燃冰干的坏事。7月9日晚的第37期新民科学咖啡馆,人们的目光随中科院院士、同济大学海洋地质国家重点实验室汪品先教授一起“潜”入深海,领教了可燃冰这一洁净新能源的能量、潜力和“坏脾气”。汪品先特别提醒,充满未知数的深海能源开发虽然是将来的事儿,但势必是“兵家必争之地”,我国科学家应尽早掌握主动权。
可燃冰有机碳量 人类可用1000年
星星点点的白色晶体,散布于海底来的大团泥巴里。泼点水上去,立即冒出大量气泡。给气泡点火,或者直接把白色冰晶拿在手中点燃,火苗旺盛。这晶体就是俗称“可燃冰”的天然气水合物,而这气泡就是其能量所在——甲烷。所谓“天然气水合物”,其实就是高度压缩的固体天然气,遇上合适的温度和压力,1立方米天然气水合物可释放约164立方米的甲烷。而在超过500深的海底,低温和高压让水结成冰,将甲烷分子紧锁其中。至于这些甲烷,有的来自于海洋中沉积的生物尸体,有些则是从地球内部冒出来的。
科学家相信,海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里,占海洋总面积的10%。把地球上所有的海洋生物、碎屑有机碳、陆地生物、溶解有机碳、地层中的有机碳和化石燃料等加起来,还不及可燃冰所含的有机碳来得多。据初步估算,这些有机碳相当于全球已知的煤、石油和天然气的2倍,可满足人类1000年的需求。
日前在我国南海北部陆坡发现的可燃冰,远景资源量可达上百亿吨油当量,这与目前全世界一年的能源消费总量相当,相当于中国陆上石油总量的50%左右。事实上,可燃冰不是深海的专利,高纬度冻土带也可能有巨大的可燃冰储量。据预测,我国可燃冰资源量将超过2000亿吨油当量。“不过,这些数字都只是初步估算。”汪品先特别指出。
开采和利用 还是将来的事
中国是继美国、日本和印度之后第4个通过国家级研发计划采到可燃冰实物样品的国家。但到目前为止,世界上还没有哪个国家能把这些藏在海底的宝贝开采出来。
“很多技术问题尚未解决。我的美国科学家朋友有个主意:首先被开发的还不是可燃冰自己,而是打穿可燃冰,开发它底下富含的天然气。我个人觉得,这是个不错的建议。”但汪品先院士又强调说,可燃冰在低温高压环境下是稳定的,温度和压力的变化会导致大量气体的释放,若是开采不当,会引起滑坡等海底重大灾害,人类绝不能捅这样的漏子。
事实上,即使没有人类的干预,可燃冰自己在地质历史上也“闯过大祸”——可燃冰里的甲烷,既是潜在能源,又是重要的温室气体,其温室效应比二氧化碳高10倍。5500万年前,也就是恐龙灭绝后大约1000万年,海水的升温一度诱发海底天然气水合物大量释出,在短短几千年间大约有2万亿吨碳(相当于目前全球煤炭储量的1/5)以甲烷形式放出,温室效应大爆发。结果,全球骤然变热,大洋酸度突然增高,海底缺氧,导致大量海洋生物的灭绝和迁移。
而对于经常发生飞机和潜艇莫名消失事件的百慕大黑三角一带,有一种假说认为,这股神秘的力量来自于这片海域蕴藏的可燃冰。百慕大黑三角之谜,是天然气水合物可能的环境效应,它们突然自海底冒了出来,释放出大量有毒的甲烷,造成很多器件失灵。
我国需掌握更多 海洋能源开发权
海洋里的能源,会不会像陆上的能源一样,有朝一日面临被掏空的危险?汪院士表示,海洋是泡在水中的,海水会迅速填满缺口,这一点和陆地上的矿藏是不一样的。除了可燃冰之后,海洋里还有很多资源“宝贝”,比如冷泉和热液里丰富的矿物质。目前,国际上已经形成共识:所有的海洋开发都必须以环境安全为前提,不能重蹈陆地资源开发的覆辙。和浅海相比,深海目前有太多的未知数尚未解开。中国科学家的当务之急,是掌握主动权,尽早成为深海资源开发的“领先玩家”而不是“追随者”或“看客”。