我国科学家通过自主研发的拉曼光谱探针发现“可燃冰”

      我国新一代远洋综合科考船“科学”号在执行中国科学院战略性先导科技专项中，在我国南海海域首次发现了裸露在海底的天然气水合物，即“ 可燃冰”。这一成果于22日在国际权威学术期刊《地球化学 地球物理学 地球系统学》上在线发表。

      中国科学院海洋研究所特聘研究员、课题负责人张鑫告知，通过“发现”号无人潜水器携带的深海激光拉曼光谱探针，科考团队在我国南海约1100米的深海海底，探测到两个站点存在裸露于海底的“可燃冰”：一个站点分布在冷泉化能极端生物群落中；另一个站点位于一个活动的冷泉喷口的内壁，这也是在我国海域首次发现正在喷发的深海冷泉喷口。

      科考团队通过自主研发的拉曼光谱探针，在1000多米深的海底对裸露在外的“可燃冰”进行了现场探测，并证实其为标准的I型水合物。数据显示，两个站点快速生成的“可燃冰”并非单一的笼型结构，其内部存在大量的甲烷、硫化氢等自由气体，这也是国际上首次使用原位拉曼光谱数据证实这一科学结论。

      2014年-2017年，在中国科学院战略性先导科技专项“热带西太平洋关键区域海洋系统物质能量交换”的支持下，“科学”号在该区域连续开展了4个航次的集中调查。

      张鑫告诉我们，2014年—2015年，利用长基线水下定位技术和深海超高清视频技术，科研人员在南海圈定了裸露在海底的疑似“可燃冰”精确水下位置，但苦于没有相关的原位探测技术，无法验证此猜想。2015-2016年，科研人员自主研发了世界首台可以直接插入高温热液喷口(450 oC)进行原位探测的系列化拉曼光谱探针，可对深海热液流体、冷泉流体、“可燃冰”和沉积物孔隙水进行原位化学成分分析，成为了本次发现的主要高技术手段。原位探测技术可以避免传统取样方式由于从深海海底到海面之间巨大的温度、压力等环境因素变化导致的样品物理化学性质的变化，已成为国际深海研究的热点。

      2016年，科研人员还通过自主研发的保温保压样品转运器，将在海底放置了410天的人工合成的“可燃冰”样品带回甲板，创造了在海底原位保存人工合成水合物放置时间最长的世界纪录，此前的纪录由美国MBARI海洋研究所保持，只有43天，回收的“可燃冰”样品已被用于研究“可燃冰”的形成、分解以及与周围海水之间的物质交换。

      “可燃冰”一般分布在深海沉积物或者大陆永久冻土中，而裸露在海底表面的“可燃冰”则需要大量的深海冷泉流体作为气源，因此极难存在，在全球也鲜有报道。张鑫认为，发现裸露的“可燃冰”的冷泉区域将是研究“可燃冰”形成、分解、成藏以及和海洋环境相互作用机制的极佳天然试验场，该区域海底可能也不排除有潜在的“可燃冰”资源。