我國科學家通過自主研發(fā)的拉曼光譜探針發(fā)現“可燃冰”

      我國新一代遠洋綜合科考船“科學”號在執(zhí)行中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項中，在我國南海海域首次發(fā)現了裸露在海底的天然氣水合物，即“ 可燃冰”。這一成果于22日在國際權威學術期刊《地球化學 地球物理學 地球系統(tǒng)學》上在線發(fā)表。

      中國科學院海洋研究所特聘研究員、課題負責人張鑫告知，通過“發(fā)現”號無人潛水器攜帶的深海激光拉曼光譜探針，科考團隊在我國南海約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壁，這也是在我國海域首次發(fā)現正在噴發(fā)的深海冷泉噴口。

      科考團隊通過自主研發(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”進行了現場探測，并證實其為標準的I型水合物。數據顯示，兩個站點快速生成的“可燃冰”并非單一的籠型結構，其內部存在大量的甲烷、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據證實這一科學結論。

      2014年-2017年，在中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項“熱帶西太平洋關鍵區(qū)域海洋系統(tǒng)物質能量交換”的支持下，“科學”號在該區(qū)域連續(xù)開展了4個航次的集中調查。

      張鑫告訴我們，2014年—2015年，利用長基線水下定位技術和深海超高清視頻技術，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，但苦于沒有相關的原位探測技術，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熱液噴口(450 oC)進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”和沉積物孔隙水進行原位化學成分分析，成為了本次發(fā)現的主要高技術手段。原位探測技術可以避免傳統(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)境因素變化導致的樣品物理化學性質的變化，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)的保溫保壓樣品轉運器，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錄，此前的紀錄由美國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。張鑫認為，發(fā)現裸露的“可燃冰”的冷泉區(qū)域將是研究“可燃冰”形成、分解、成藏以及和海洋環(huán)境相互作用機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。