為什么“冰”也可以燃燒

文/吳自軍

我國(guó)在南海海域探測(cè)到了儲(chǔ)量巨大的“可燃冰”資源，“冰”怎么能燃燒呢？

如果說水火不相容的話，那么冰火就更不相容了。然而海洋地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在海底蘊(yùn)藏著一種可以燃燒的“冰”，這聽起來似乎有點(diǎn)不可思議，“冰”怎么可以燃燒呢？

原來，這是與普通意義上的冰完全不同的“可燃冰”。它是一種天然氣水合物，其中的主要化學(xué)成分是一種可燃?xì)怏w——甲烷，所以它又被稱為甲烷水合物。這種天然氣水合物的外形很像冰雪，可以像固體酒精一樣被直接點(diǎn)燃，因此，人們通俗而形象地稱其為“可燃冰”。

早在1965年，蘇聯(lián)科學(xué)家就預(yù)言，海洋底部的地表層中可能存在“可燃冰”，后來人們終于在北極的海底首次發(fā)現(xiàn)了大量的“可燃冰”。19世紀(jì)70年代，美國(guó)地質(zhì)工作者在海洋鉆探時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種看上去像冰塊的東西。當(dāng)把它從海底撈上來后，那些“冰”很快就成為冒著氣泡的泥水。出人意料的是，這些氣泡居然能被點(diǎn)燃。測(cè)試證明，這些氣泡就是甲烷，而猜測(cè)中的“可燃冰”也由此揭開了神秘的面紗。

深邃的海底怎么會(huì)形成“可燃冰”這種奇特的物質(zhì)結(jié)構(gòu)呢？其實(shí)，“可燃冰”的形成并不容易，至少要滿足三個(gè)條件，即溫度、壓力和原料。首先是溫度不能太高，如果溫度高于20℃，它就會(huì)受熱分解從而“煙消云散”，而海底溫度一般保持在2～4℃，完全適合“可燃冰”的形成和保存；其次，“可燃冰”在0℃時(shí)，只需30個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓即可生成，并且壓力越大，“可燃冰”就越不容易分解，而以海洋的深度，這樣的壓力條件簡(jiǎn)直隨處皆是；最后，埋藏在海底的生物殘?bào)w和有機(jī)腐殖質(zhì)經(jīng)細(xì)菌分解后會(huì)產(chǎn)生甲烷氣體，這為“可燃冰”的形成提供了充足的原料。

海底的地層是多孔介質(zhì)，在溫度、壓力、氣源三者都具備的條件下，“可燃冰”晶體就會(huì)在介質(zhì)的空隙間生成。由于海底“可燃冰”依賴特厚水層的壓力來維持其固體狀態(tài)，其分布可以從海底表面到地表以下1000米的范圍內(nèi)，再往深處則由于地溫較高，其固體狀態(tài)易遭到破壞而難以存在。