世界各地海洋里甲烷和CO2以結(jié)冰狀態(tài)貯存 海底“定時碳炸彈”可能會讓暖化更加惡化

2025-11-22 16:16:38 分類：時尚 閱讀(49)

在墨西哥灣深處的烷和海床下，藏著富含甲烷、結(jié)冰加惡像冰一樣的狀態(tài)貯存甲烷水合物（methane hydrate）。 PHOTOGRAPH COURTESY NOAA OKEANOS EXPLORER PROGRAM

像圖中這樣的海洋海底化更化海底熱泉附近，可能會有被冰冷的烷和水合物封住的液態(tài)CO2蘊(yùn)藏庫存在。 如果水合物外表融化了，結(jié)冰加惡碳可能會滲入海洋中，狀態(tài)貯存最后再進(jìn)入大氣里。 PHOTOGRAPH COURTESY NOAA PMEL EOI PROGRAM

這個新發(fā)現(xiàn)的甲烷滲漏點(diǎn)含有兩種不同相態(tài)的甲烷：氣體（泡泡）和固體（水合物，甲烷被冰凍在水里）。 像這樣能在沉積物之上觀察到固體水合物的情況非常稀少，這種結(jié)構(gòu)通常是被埋在沉積層之下。 PHOTOGRAPH COURTESY OCEAN EXPLORATION TRUST
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)美國國家地理（撰文：TODD WOODY 編譯：蔡雅鈴）：在世界各地的海洋里，甲烷和CO2以一種奇特的結(jié)冰狀態(tài)貯存著。 而隨著海水暖化，一顆碳的定時炸彈正在滴答作響。
科學(xué)家找到了隱藏的氣候定時炸彈：散布在地球各地海底之下，含有二氧化碳和甲烷的巨大貯藏庫。
而且引信已經(jīng)點(diǎn)燃了。
藏有冰凍CO2或甲烷的水合物（hydrates），能防止其中的強(qiáng)力溫室氣體逸散到海洋和大氣之中。 不過海洋正隨著碳排放持續(xù)升高而暖化，科學(xué)家說有些水合物周圍的海水溫度只要再升高幾度，就足以讓它們分解。
這可能會帶來非常、非常糟糕的結(jié)果。 二氧化碳是最常見的溫室氣體，占總排放的四分之三，可以在大氣中滯留數(shù)幾千年。 而天然氣的主要成分甲烷則不會在大氣中滯留那么久（大概只有12年），不過從排放后20年的時間來看，甲烷對暖化的影響比CO2大至少84倍。
海洋會吸收三分之一人類所排放的二氧化碳，以及90%因溫室氣體排放增加而產(chǎn)生的額外熱量；它是地球上最大的碳匯（carbon sink）。 如果暖化的海洋融化了水合物的包罩，海洋反而有成為大碳排放源的危險(xiǎn)，為氣候變遷和海平面上升帶來嚴(yán)重的后果。
「如果水合物變得不穩(wěn)定，真的融化了，非常大量的CO2會被釋入海洋，并最后進(jìn)入大氣。 」南加州大學(xué)（University of Southern California）的古海洋學(xué)家羅威爾． 司多特（Lowell Stott）說。
就在發(fā)現(xiàn)這些深海的CO2蘊(yùn)藏庫，以及發(fā)現(xiàn)甲烷從海岸附近冒出來時，一些重要的科學(xué)家也在2019年12月警告，地球因海洋溫度創(chuàng)新高而即將跨越一些氣候臨界點(diǎn)。
目前已經(jīng)在深海中靠近海底熱泉（hydrothermal vent）的區(qū)域發(fā)現(xiàn)一些CO2蘊(yùn)藏庫，不過這種蘊(yùn)藏庫在全球的分布仍屬未知。
「你可以說它是一個研究領(lǐng)域的先驅(qū)，對于我們要調(diào)查出有多少這種蘊(yùn)藏庫、它們的規(guī)模，以及有多容易釋出CO2到海洋里而言，這個研究真的很重要。 」司多特說：「我們先前完全低估了全球的碳總儲藏量，這點(diǎn)影響深遠(yuǎn)。 」
伍茲霍爾海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的資深科學(xué)家杰弗瑞． 西瓦德（Jeffrey Seewald）的研究領(lǐng)域，是海底熱液系統(tǒng)里的地球化學(xué)，他對于水合物包合的蘊(yùn)藏庫的大小有所質(zhì)疑。
「我不知道它們對全球的影響有多重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)已知的的海底熱液系統(tǒng)和碳的大量累積無關(guān)，雖然還有很多處等待探索，」他說：「所以在提到有很大量CO2等著被釋放出來時，我會謹(jǐn)慎一點(diǎn)。 」
加拿大維多利亞大學(xué)（University of Victoria）的海底熱泉科學(xué)家芙瑞娜． 湯尼克里夫（Verena Tunnicliffe）指出，所有已知的海底熱泉區(qū)中，目前有收集到數(shù)據(jù)的僅占45%，而且大部分地區(qū)不曾被詳細(xì)調(diào)查過。
臨近家園的威脅
其他科學(xué)家更加關(guān)注的是鄰近家園的潛在氣候炸彈──在大陸邊緣較淺的海底所形成的甲烷水合物。
首先，它們的數(shù)量顯然很多。 例如在2016到2018年間，俄勒岡州立大學(xué)（Oregon State University）和美國國家海洋及大氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration ， NOAA）利用新的聲納技術(shù)，在太平洋西北地區(qū)的美國岸邊發(fā)現(xiàn)1000處有甲烷滲漏出來的地點(diǎn)。
另一方面，在科學(xué)家最初碰巧發(fā)現(xiàn)甲烷蘊(yùn)藏以后，從1980年代晚期到2015年之間只有找到100處甲烷滲漏地點(diǎn)。 可能還有很多地點(diǎn)沒找到，以2018年為例，研究人員的調(diào)查只涵蓋從華盛頓州到北加州之間海底面積的38%。
「由于很多甲烷是儲存在大陸邊緣（continental margins）相對較淺的海里，海洋暖化的的結(jié)果不僅會較快影響到這些區(qū)域，也可能會讓沉積物里的甲烷水合物變得不穩(wěn)定。 」位在西雅圖的NOAA太平洋區(qū)海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（Pacific Marine Environmental Laboratory）的資深研究科學(xué)家、海底熱泉專家戴夫． 巴特菲爾德（Dave Butterfield）說。
他指出這些甲烷滲漏區(qū)，也許能構(gòu)成一個比深海地底的二氧化碳蘊(yùn)藏量更大的全球溫室氣體儲存庫。
「也就是說如果你破壞甲烷水合物的穩(wěn)定性，那些甲烷就會注入大氣之中，然后造成更嚴(yán)重的全球暖化。 」巴特菲爾德說，他參與了2003年時的一次探索，該探索在太平洋馬里亞納島弧（Mariana Arc）的海底熱液系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)了一個水合物封存的液態(tài)CO2蘊(yùn)藏庫。
司多特和同事今年稍早發(fā)表的一篇文章提出證據(jù)，指出在大約2萬年前，從赤道太平洋區(qū)東部的海底熱泉地下蘊(yùn)藏庫釋出的二氧化碳，協(xié)助促成了上一個冰河期的終結(jié)。 司多特在新的一篇文章里指出，有地質(zhì)跡象顯示，在更新世 （Pleistocene）冰河期結(jié)束的那段時間，二氧化碳是從紐西蘭附近的海底蘊(yùn)藏庫釋放出來的。
過往的冰河期在結(jié)束期間出現(xiàn)的大氣溫度高峰，可對照到今日因溫室氣體排放導(dǎo)致的快速增溫。 雖然海洋長久以來被懷疑是古代全球暖化的重要推手，但普遍的共識是CO2是從滯留在深海的一層海水中被釋放出來。 不過司多特和其他海洋學(xué)家過去十年的研究，則將禍?zhǔn)字赶虻刭|(zhì)因素。
「即使在未被抽樣的海底熱液系統(tǒng)中，含有分離的氣體或是液態(tài)CO2的部分只占很小比例，也會大大改變?nèi)蚝Ｑ笾械奶純Σ亓俊?」司多特和共同作者寫到今日的碳蘊(yùn)藏庫時如此表示。
有如大海撈針
以巴特菲爾德和同事在太平洋一座海底火山找到的被水合物包覆的液態(tài)CO2蘊(yùn)藏庫為例；他們算出液態(tài)CO2泡泡從該處海底冒出的比例，相當(dāng)于于整個中洋脊（Mid-Ocean Ridge）所排放的二氧化碳量的0.1%。 雖然看起來似乎微不足道，不過想想看那些CO2，只是從環(huán)繞地球6萬5000公里長的海底火山系統(tǒng)中，一個小地區(qū)冒出來的而已。
編按：中洋脊是位于全球海中張裂性板塊邊界的一系列火山結(jié)構(gòu)，其中連續(xù)的山脈長達(dá)6萬5000公里。
「這是一個很驚人的數(shù)字。 」司多特說。
科學(xué)家相信這種蘊(yùn)藏庫，可能是在海底下深處的火山巖漿接觸到海水，產(chǎn)生富含碳或甲烷的過熱流體上升到表面時所形成。 當(dāng)那種柱狀流遇到較冷的海水后，會形成像冰一樣的水合物，把碳或甲烷包在表層下的沉積物里。

蘊(yùn)藏庫帶來的風(fēng)險(xiǎn)則與它們的地點(diǎn)和深度有關(guān)。 例如，據(jù)司多特表示，日本西邊沖繩海槽（Okinawa Trough）一個被水合物封存的液態(tài)CO2湖泊，在未來幾年內(nèi)可能會因?yàn)楹Ｑ鬁囟壬叨诨?不過因?yàn)槟抢餂]有上升流，代表在1400公尺左右深處大量釋放的這些二氧化碳，可能會讓周圍的海水酸化，而不是進(jìn)入并長期停留于大氣之中。
司多特也指出要找到深海里的CO2和甲烷蘊(yùn)藏庫，無異是「大海撈針」。
不過在2019年8月發(fā)表的一篇論文里，日本和印度尼西亞的科學(xué)家透露他們藉由分析聲納裝置產(chǎn)生的震動壓力波，在沖繩海槽的海底之下偵測到五個大型、先前不知道的CO2或甲烷氣體蘊(yùn)藏庫。 由于在海底之下震波在氣體中的行進(jìn)速度比在固體中慢，研究人員可以把這些蘊(yùn)藏庫找出來。 數(shù)據(jù)顯示水合物封住了這些氣體。
「我們的調(diào)查區(qū)域并不寬，所以在調(diào)查區(qū)外可能會有更多蘊(yùn)藏庫。 」論文的共同作者、日本九州島大學(xué)（Kyushu University）地球物理探測教授辻健（Takeshi Tsuji）在電子郵件里說。  
「甲烷或CO2在這個環(huán)境中是不穩(wěn)定的，因?yàn)闆_繩海槽軸在線有密集的熱液活動。 因此，CO2或甲烷可能會滲漏到海底（和大氣）之中。 」