大量温室气体潜藏海洋，气候变暖可能因此加剧

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。

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。

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（主体）和气体分子（甲烷、二氧化碳等客体）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（在大陆边缘较浅的海底形成的甲烷水合物）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。

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（NOAA）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 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 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。

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 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。

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（Okinawa Trough）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 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。

“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)。”