新能源可用65年,智利海域重大发现

2019-12-31 06:21 来源:未知

  中新网7月10日电 据南美侨报网报道,智利安德烈斯贝略大学(UNAB)研究员在智利巴塔哥尼亚海域检测到大量甲烷气体,他们预测这里有望成为世界上最大的可燃冰(甲烷水合物)资源储备之一。

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石油和煤炭等化石燃料有朝将开采殆尽,「天然气水合物」成为各国积极探勘的新能源。科技部近年邀请德、法等国合作,探测台湾西南海域天然气水合物蕴藏量,并透过国家实验研究院台湾海洋科技研究中心「励进」研究船实地探勘,首度成功钻取天然气水合物岩心,初估至少可供应全台65年能源需求。

澳门新葡亰官方所有网站,  据报道,智利瓦尔帕莱索大区(R. de Valpara�so)往南海域的甲烷气体资源十分丰富。在巴塔哥尼亚,研究人员在一平方公里的海域量化出5.7亿立方米的甲烷气体,高于郁陵盆地的5.5亿立方米。研究人员进一步估算,在巴塔哥尼亚5.3万平方公里的海域,约有30万亿立方米的甲烷气体资源。

撰文:TODD WOODY

「天然气水合物」是几百万年前埋在海底的动植物尸体,经过细菌分解产生的气体,因低温高压被包覆在水分子形成的冰晶里面,超过95%是甲烷,又称「甲烷水合物」或「甲烷冰」,被视为21世纪最有潜力的替代能源。当压力或温度改变,冰晶就会熔解并释出甲烷,遇火自行燃烧,出现冰火共存特殊现象,也因此被喻为「可燃冰」。

  研究结果将于本月刊登在海洋与石油地质学杂志上。文章主要作者、研究员比亚尔指出,该区域的甲烷含量是大气中的6倍,因此,他们提议将该区域作为甲烷水合物资源高度储备区。智利马约尔大学地质学院学者彼得罗认为:“这些研究是十分重要的,因为我国海岸线绵长,但相关研究工作却不足。”

墨西哥湾深海某处,帽子般的固态甲烷水合物出现在沉积层之上,其下蕴藏着大量的甲烷。

相较于英、美、日、德和大陆过去30年积极在各自经济海域探勘,我国直至2013年「海研五号」研究船才派遣科学团队到东沙岛附近探勘,粗估台湾西南海域天然气水合物分布面积达5000平方公里。

  不过,比亚尔也指出,海洋中沉淀的水合物不稳定,气体容易逃逸到海洋和大气中。地震发生后,甲烷气体的释放可能会放大海啸的影响。

图片来源:NOAA OKEANOS EXPLORER PROGRAM

国研院海洋中心助理研究员邓家明指出,天然气水合物开采输送需维持稳定温度与压力,风险很高,稍有不当,恐引发海底崩塌而造成海啸。

  智利大学地质学博士费尔南德斯敲响警钟:“这告诉我们,我们有数千公里的海岸线未好好利用,但因技术不足,研究存在风险。我们希望科技部能够增加对这个领域的关注。”此外,智利学者们一致认为,甲烷资源开采可能会对环境产生影响。尽管甲烷水合物是比煤或石油更清洁的能源,但它仍是碳氢化合物,在燃烧时会产生温室气体,二氧化碳。

地球海洋中散布着大量的二氧化碳和甲烷储藏库,而科学家们正在寻找这些隐藏在海底的气候定时炸弹。

去年6月法国「玛丽杜凡号」搭载台法科学家联合探勘,终于在西南海域钻获「可燃冰」。「励进」研究船日前首航,利用水下遥控无人载具采集天然气水合物储藏区海床样本,有助于评估钻井与开采风险,为新能源开发另启新页。

  比亚尔表示:“我们不知道,如果在试图提取甲烷时,甲烷逃逸会引发什么,比如,会对海洋生物产生什么影响。同时,作为一种强大的温室气体,气候影响也是需要考虑的一个因素。我们对风险的后果知之甚少。”

引线已经点燃,爆炸一触即发。

二氧化碳或甲烷水合物是广泛存在于海底的能源,它们由水分子和气体分子组成。但是,随着碳排放的持续增加,海洋正在变暖。科学家们表示,一些水合物帽周围的海水温度与它们的溶点之间只有几度之差。

现在的情况异常危急。二氧化碳是最常见的温室气体,约占总排放量的四分之三,可以在大气中存在数千年。甲烷是天然气的主要成分,它在大气中的停留时间不像二氧化碳那样长(大约12年),但甲烷排放后20年内的增温作用约为二氧化碳的84倍。

人类排放的三分之一的二氧化碳以及温室气体排放增加所产生的90%的余热都会被海洋吸收;它是地球上最大的碳库。如果变暖的海水将水合物帽融化,那海洋就有可能成为碳排放大户,从而加剧气候变化和海平面上升带来的威胁。

南加州大学的古海洋学家Lowell Stott表示:“如果水合物变得不稳定,甚至融化了,那么大量的二氧化碳将释放到海洋中,且最终会进入大气层。”

本月,有科学家警告称,海洋温度已达到有记录以来的历史最高点,全球目前有许多“气候临界点”即将爆发。与此同时,深海中二氧化碳储藏库的发现,以及近海岸处的甲烷渗出现象,都暗示着我们处境十分危急。

迄今为止发现的少数几个二氧化碳储藏库都位于深海热液喷口附近。但这些储藏库在全球范围内的规模还无从得知。

“对我们来说,它们就像是信使,为我们传达了信息,让我们去调查,找出海底有多少这样的储藏库,弄清它们有多大,它们向海洋排放二氧化碳的能力有多大,”Scott说道。“我们完全低估了世界碳收支总量,这有着深远的影响。”

伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)研究水热系统地球化学的高级科学家Jeffrey Seewald对水合物帽下的储藏库规模提出了质疑。

“我不确定它们是否真的如此有威力,因为我们所知道的大多数热液系统与碳的大量累积没有关系,当然,还有很多未知需要探索,”他说道。“所以我对有大量储藏的二氧化碳在等待释放这一观点持观望态度。”

加拿大维多利亚大学的热液喷口科学家Verena Tunnicliffe指出,目前已知的热液喷口中收集到数据的只有45%,而且其中大多数都没经过仔细调查。

威胁离我们更近了

其他科学家更担心潜在的气候定时炸弹会离我们的家园越来越近。

像这样的热液喷口附近可能有液态二氧化碳的储藏库,它们就封存在冰冻的水合物帽下面。如果这些水合物帽融化,碳就会渗入海洋,最终进入大气。

图片来源:NOAA PMEL EOI PROGRAM

首先,这样的储藏库显然有很多。2016年至2018年间,俄勒冈州立大学(Oregon State University)和美国国家海洋与大气管理局(NOAA)的研究人员在太平洋部署了一种新的声纳技术,以发现美国西北太平洋海岸的1000个甲烷渗漏点。

相比之下,从科学家们首次发现甲烷矿床的上世纪80年代末到2015年之间,只有100个甲烷渗漏点被发现。截至2018年,研究人员只绘制出了华盛顿州和北加州之间38%的海底地图,所以以后可能还有更多渗漏点会被发现。

“因为很多甲烷储存在大陆边缘相对较浅的水域,所以它们可能更早受到海洋变暖的影响,沉积物中甲烷水合物的稳定性可能因此被破坏,”Dave Butterfield说道,他是美国国家海洋和大气管理局西雅图太平洋海洋环境实验室的高级研究员和热液喷口专家。

他指出,这些甲烷渗漏点下所储藏的温室气体可能比深海海底二氧化碳储藏库更大。

“这一观点认为,如果甲烷水合物的稳定性被破坏,这些甲烷就会进入到大气中,导致更为严峻的全球变暖现象,”Butterfield说道,他参与了2003年的探险,在太平洋马里亚纳弧的水热系统发现了水合物帽覆盖的液态二氧化碳储藏库。

Stott和同事在今年早些时候发表的一篇论文中提出证据称,大约2万年前,东赤道太平洋海底热液储层释放的二氧化碳帮助触发了最后一个冰河时代的结束。在一篇新的论文中,Stott发现的地质迹象表明,在更新世冰期末期,有二氧化碳从新西兰附近的海底储藏库释放出来。

冰河时代结束的前几个时期的大气温度峰值也映射了今天因温室气体排放而快速上升的温度。长期以来,海洋一直被怀疑是造成古代全球变暖的重要因素,但之前人们普遍认为二氧化碳是从海洋深处的某一层水中释放出来的。过去的十年里,Stott和其他海洋学家的研究将一个地质元凶拎了出来。

“即使未取样的热液系统中只有一小部分包含单独的气体或液态二氧化碳,那也可能会极大地改变全球海洋碳收支,”Stott和合著作者在谈到当今的碳储量时写道。

大海捞针

以Butterfield和同事在太平洋发现的水合物覆盖下的液态二氧化碳储存库为例,经计算得出,液态二氧化碳泡沫在海底的溢出率相当于整个大洋中脊释放的二氧化碳的0.1%。这个数字可能看起来很小,但这只是全长65000公里的水下火山系统的一小个渗漏点,全部渗漏点都考虑在内的话,这将是个天文数字。

“这是一个惊人的数字,”Stott说道。

科学家们认为,当海底深处的火山岩浆与海水相互作用,产生富含碳或甲烷的过热液体,并上升到海面时,就会形成这样的储藏库。烟柱与较冷的水相撞时,会形成一种类似冰的水合物,将碳或甲烷困在地下沉积物中。

这一新发现的甲烷渗漏点包含两种不同状态的甲烷:气态(气泡)和固态(水合物,甲烷封存在水中)。在沉积物之上出现这样的固态水合物是很少见的,它们通常埋在沉积层之下。

图片来源:OCEAN EXPLORATION TRUST

储藏库的风险取决于其位置和深度。据Stott说,未来几年里,日本冲绳海槽的液态二氧化碳湖上的水合物帽可能因不断上升的海洋温度而融化。但是那里没有上升流,这意味着大量二氧化碳会在1400米深的水下释放,可能导致周围的海水酸化,但在相当长的时间内不会进入大气层。

Stott指出,在深海寻找二氧化碳和甲烷储藏库如同“大海捞针”。

但日本和印度尼西亚科学家在8月发表的一篇论文中透露,他们通过分析地震压力波,在冲绳海槽海底发现了5个此前未知的大型二氧化碳或甲烷气藏库。由于地震压力波在海底气体中传播的速度比在固体中要慢,因此研究人员能够确定出储层的位置。数据显示,固态水合物正在困住这些气体。

日本九州大学(Kyushu University)勘探地球物理学教授、这篇论文的作者之一Takeshi Tsuji在电子邮件中表示,“我们的调查区域并不广,所以在调查区域之外可能有更多的储藏库。”

“由于冲绳海槽中轴的强烈热液活动,这种环境中的甲烷或二氧化碳并不稳定。因此,二氧化碳或甲烷可能会泄漏到海底(和大气)。”

来源:国家地理中文网

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