我國科學(xué)家通過自主研發(fā)的拉曼光譜探針發(fā)現(xiàn)“可燃冰”

      我國新一代遠(yuǎn)洋綜合科考船“科學(xué)”號在執(zhí)行中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項中，在我國南海海域首次發(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。

      中國科學(xué)院海洋研究所特聘研究員、課題負(fù)責(zé)人張鑫告知，通過“發(fā)現(xiàn)”號無人潛水器攜帶的深海激光拉曼光譜探針，科考團(tuán)隊在我國南海約1100米的深海海底，探測到兩個站點存在裸露于海底的“可燃冰”：一個站點分布在冷泉化能極端生物群落中；另一個站點位于一個活動的冷泉噴口的內(nèi)壁，這也是在我國海域首次發(fā)現(xiàn)正在噴發(fā)的深海冷泉噴口。

      科考團(tuán)隊通過自主研發(fā)的拉曼光譜探針，在1000多米深的海底對裸露在外的“可燃冰”進(jìn)行了現(xiàn)場探測，并證實其為標(biāo)準(zhǔn)的I型水合物。數(shù)據(jù)顯示，兩個站點快速生成的“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，這也是國際上首次使用原位拉曼光譜數(shù)據(jù)證實這一科學(xué)結(jié)論。

      2014年-2017年，在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“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)”號在該區(qū)域連續(xù)開展了4個航次的集中調(diào)查。

      張鑫告訴我們，2014年—2015年，利用長基線水下定位技術(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，但苦于沒有相關(guān)的原位探測技術(shù)，無法驗證此猜想。2015-2016年，科研人員自主研發(fā)了世界首臺可以直接插入高溫?zé)嵋簢娍?450 oC)進(jìn)行原位探測的系列化拉曼光譜探針，可對深海熱液流體、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，已成為國際深海研究的熱點。

      2016年，科研人員還通過自主研發(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間最長的世界紀(jì)錄，此前的紀(jì)錄由美國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，在全球也鮮有報道。張鑫認(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)制的極佳天然試驗場，該區(qū)域海底可能也不排除有潛在的“可燃冰”資源。