地球科學

解開可燃冰封印

稱為可燃冰的甲烷水合物能解決世界能源課題,還是讓全球暖化火上加油?科學家和探勘機器人在全球海洋忙得團團轉,想深入了解甲烷水合物的形成機制與物化特性,並對開採進行審慎評估。

撰文/瑪格內利(Lisa Margonelli)
翻譯/張雨青

地球科學

解開可燃冰封印

稱為可燃冰的甲烷水合物能解決世界能源課題,還是讓全球暖化火上加油?科學家和探勘機器人在全球海洋忙得團團轉,想深入了解甲烷水合物的形成機制與物化特性,並對開採進行審慎評估。

撰文/瑪格內利(Lisa Margonelli)
翻譯/張雨青

重點提要
■全球海岸線周邊的海床蘊藏大量的甲烷水合物,那是包合著天然氣的大片冰晶結構,其中蘊含的能源可能超過全球已知石油、煤與天然氣蘊藏量的總和。
■科學家探勘水合物的礁岩露頭,以評估開採甲烷做為能源的難易度;同時調查甲烷受暖化的海水加溫時,自行脫離水合物的速度有多快,積藏的水合物可能釋出難以估計的溫室氣體。
■不只如此,當水合物受地震擾動時,會迅速膨脹進而引發海嘯。

2013年8月的某天上午,美國蒙特雷灣水族館研究所(MBARI)的深海機器人「達克里克茨」(Doc Ricketts)在加州北部外海、1812公尺深的冷冽海底四處偵查。它正行經一處2000公尺長、60公尺厚的橢圓形高地上方,高地中有些地方夾雜著薄薄的卡其色沉積物。達克里克茨的水下攝影機回傳的影像中突然出現雪堆似的小丘,雖然和著泥沙,卻掩蓋不住當中搶眼的純白,若不是周遭有魚和貝類活動,看起來就跟停車場剷完積雪後堆放一旁的雪沒兩樣。這如雪堆般發亮的小丘顯示,高地含有甲烷水合物(methane hydrate,又稱為可燃冰),一種冰晶格,像是冰凍的晶籠,會把甲烷氣體分子包合在內部。要是把這玩意當雪球丟,可是會燒起來呢!

這樣的礁岩露頭只是「冰山一角」。大多數甲烷水合物埋藏在海床下方的沉積物中,位於深冷的大洋底部,總蘊藏量極為龐大。科學家正在每塊大陸的邊緣四處搜尋它們的蹤跡。根據最新估計,全世界海底的甲烷水合物所蘊含的碳,並不少於全球礦藏的煤、石油與天然氣所蘊含的。即使如此,詳細的研究卻很少。

這趟為期11天的航程目標是探勘大片水合物(編按:本文指的是天然氣水合物,冰晶格中所包合的氣體90%以上是甲烷,因此也稱為甲烷水合物)與沉積物,任務可不輕鬆。我們把可遙控的達克里克茨裝上機械手臂,並繫在「西部飛行者號」(Western Flyer)研究船。船上小小的控制室裡20個螢幕顯示影像時,身為MBARI資深科學家的海洋地質學家鮑爾(Charlie Paull)便樂得咯咯笑。控制室裡除了鮑爾和我,還擠了10幾位來自MBARI或美國地質調查所(USGS)的科學家,有人在老舊的飛機座椅上歇著,也有人把塑膠桶倒過來當椅子坐。這些聰明的腦袋與裝備將解開這片高地的秘密:它是如何形成?其中的甲烷從哪裡來?它是10年前才開始從海底冒出?還是已經存在百萬年之久?

這群人追根究柢,還為了解決更大的課題。根據最近一項地質調查顯示,以美國今日的天然氣需求量計算,光是美國本土外海的水合物,就足以供美國人使用2000年。若能開採這種燃料,哪怕只取一小部份,都大有幫助。2013年3月,日本的「地球號」研究船率先從海中的水合物提取出天然氣。但如果甲烷水合物因海洋暖化而變得不穩定,它們會釋出甲烷並經由海水進入大氣,氣候災難將更快降臨。過去一個世紀,甲烷的全球暖化威力是二氧化碳的20倍。甲烷水合物是下一個能源寶藏,還是另一顆環境地雷?鮑爾這樣的科學家正試著尋找答案。


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