很长一段时间以来，受到探索能力的限制，人们对海洋的认识仅限于海洋表层以下数百米的水层，对深海所知甚少。直到最近几十年，随着海洋探测技术和设备日益更新换代，科学家们发现海底深处并非一片荒芜，在如同荒漠的深海平原中，有一片繁茂的“绿洲”——

数不清的贝类、虾蟹在这里发育，活动的、死亡的海洋生物层层叠叠，震撼而激动人心。它就是深海生态系统“冷泉”。

▲“冷泉”区域海底生命极度活跃，有白色菌席、贻贝、管状蠕虫、海星、海虾等。供图/广州海洋地质调查局

跟随“海马号”，探寻海洋深处的秘密

“冷泉”究竟是什么？本人作为一名海洋地球物理学者，有幸登上“海洋六号”船，通过我国自主研发的4500米深海无人遥控深潜器“海马号”，亲眼目睹了这种深海海底奇观的发现过程。

2015年5月，南海海面和风习习，平静如湖，“海洋六号”科考船搭载着几十位科考人员朝着预定的目标区全速航行。到达目标区后，立即开始紧张的准备工作。首先是让“海洋六号”母船动力定位，使海马号深潜器通过母船被“钉”在预先设计的目标点上。仪器入水前检测一切正常后，一声令下，“海马号”像一只脱手的“风筝”，拖着一条长长的“尾巴”（铠装通讯电缆）徐徐钻入海底。

▲“海洋六号”科考船外景。供图/广州海洋地质调查局

操控室监视屏上传来了深潜器的各类信号，下潜过程中海水景象的一幕一幕显示在监控屏上。起初还可见淡蓝色海水，阳光穿透海面斜照进海水中，仿佛透过原始森林照入林中。渐渐地，越来越暗，到最后，除了“海马号”自身点点光亮外，周围几乎完全暗淡下来。正在大家兴趣渐弱时，“海马”灯光齐刷刷亮了起来，接近海底了！然而，映入眼帘的海底只是一片淡黄色的寂静，充斥着单调的灰色，除了偶见一两只海参、海葵，几乎看不到任何生命存在的迹象。

因为有前期工作的基础，“海马号”继续向预定目标巡航。突然，星星点点的贻贝出现在监视屏上，越向前走，贻贝越来越多，随后大白贝、白色菌席、白色铠甲虾、正在蠕动的暗红色管虫幼虫也渐次出现，越来越多。到最后，映入眼帘的全都是各种“冷泉”生物，重重叠叠，仿佛到了一个丰收的人工养殖海鲜场。这就是海底“绿洲”——“冷泉”生态系统了。

▲冷泉活动喷口附近的自然态典型水合物。摄影/陶军

“冷泉”何以成为“冷”“泉”？

在我们的正常认知下，生物的生存和生长，是需要氧气和养料的。在超过1000多米的深海，海水中含氧量虽然较为稀薄，但毕竟还有，完全可以支撑生物生存，但生物生长发育所必须的养份又来自何处呢？

正当我困惑之时，监视屏上又出现一串串或稀或密的气泡从海底飘出。随着“海马号”的靠近，只见气泡越来越多，越来越清晰，最后大量气泡成群结队争先恐后地翻滚着，好似煮开的沸水，从海底裂缝中喷涌而出。气泡由小到大上升，到达一定高度便消失不见。视线下移，在气泡溢出的海底表面，出现了块状白色晶体物质，这就是与“冷泉”的形成密切相关的物质——“可燃冰”。

▲“海马冷泉”海底甲烷喷溢。摄影/陶军

在海底以下存在着大量的“甲烷”，它是一种可燃的能源物质，常温下呈气态，在高压低温下便会形成“可燃冰”。在内外力作用下，甲烷从海底以下向上运移、渗漏，当渗漏的通道更为通畅、便利时，甲烷气体会以一种更加“热烈”的方式释放，形如海底喷泉。这种甲烷气体多是海底浅表层的水合物分解释放出来的，而水合物分解是一个吸热过程，就导致甲烷渗漏或喷发的地方温度远低于周围区域，一般只有几摄氏度。为了区别于“热泉”或“黑烟囱”等其他海底热流体喷发方式，人们称之为“冷泉”。

当甲烷气体到达海底时，会被一群吃货——“嗜甲烷菌”所消耗。这种细菌数量极为庞大，形如“席子”，因此被称为“白色菌席”，它正是贻贝、管虫等海洋生物的美食。再大型一点的生物如海虾、铠甲蟹等，又以细菌或贝类为食，这便形成了一个完整的生物链。在这条生物链中，嗜甲烷菌是最底层的生产者，维系着“冷泉”生态系统的平衡。如果有一天，海底以下再没有甲烷气体供应，嗜甲烷菌将会因缺失养份而死亡，整个“冷泉”生态系统也将不复存在。

当溢出的甲烷气体达到一定浓度时，因为海底的低温、高压环境，又可以在海底直接生成高饱和度的天然气水合物——“可燃冰水合物丘”。它被厚厚的海底灰色积泥包裹着，只露出些许白色，宣示着自己的存在。

▲“海马冷泉”海底自然出露的天然气水合物。摄影/陶军

冷泉与可燃冰，究竟啥关系？

学名天然气水合物的可燃冰，是一种高效、洁净、储量巨大的新型能源。它是由水和天然气在高压和低温条件下形成的类冰状化合物，由于外貌极似冰雪，点火即可燃烧，仿佛将冰点燃的超自然现象，故称之为“可燃冰”。

可燃冰是高度压缩的天然气资源，具有巨大的经济价值，1立方米的可燃冰可以分解出160-170立方米的天然气，其能量密度是常规天然气的2～5倍。据估算，全球可燃冰总储量大约相当于全球已知煤、石油和天然气总储量的两倍，而其中97%分布于海洋中。最令人期待的是，可燃冰燃烧后分解只产生二氧化碳和水，被誉为21世纪的绿色能源。

▲海马号机械手正在抓起水合物。摄影/陶军

冷泉的发现对海域可燃冰研究意义重大，发现冷泉的地方一定有可燃冰存在吗？反过来说，有可燃冰的地方一定会发现冷泉吗？对第一个问题的回答是肯定的，冷泉本身就是因为天然气水合物分解形成的。冷泉的发现，是预测可燃冰存在的露头信息和最直接的证据，可以为进一步的资源评价打下良好的基础。至于第二个问题，可就不一定了，因为就可燃冰的成因而言，存在着“渗漏型”和“扩散型”两种，如果我们找到的是“扩散型”可燃冰，可能就没有“冷泉”的特征存在了。

▲“海马号”深海无人遥控深潜器出水瞬间。摄影/陶军

海域可燃冰的储藏规模如此可观，又是如此高效、清洁的环保能源，我们理应尽早对其开发利用，造福人类社会。然而，海域可燃冰的开采具有很高的技术难度：一是其赋存于尚未石化的海底砂层中，赋存空间犹如用泥砂构筑的蜂巢，开采时可燃冰分解为天然气和水后，“蜂巢壁”极可能坍塌并被带走，进而堵塞采气管道；二是只要温度、压力条件一变，可燃冰即挥发成气体进入大气，瞬间变成环境杀手。因此海域可燃冰被发现已有几十年，但开采一直无重大进展。

2017年5月10日，中国在南海神狐海域首次试采可燃冰点火成功。至5月18日连续产气8天，平均日产超过1.6万立方米。至6月10日，连续产气31天，总产气量21万立方米，平均日产6800立方米。试采井产气过程平稳，井底状态良好，钻井作业安全，海底海洋环境监测未发现异常，无海底甲烷气体泄漏情况。取得了持续时间长、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果。

目前，科学家们正努力研究，朝着大规模、低成本、环保可控的方向进行可燃冰的下一步试采。相信在不久的将来，可燃冰会替代其它能源，真正为人类所用。

▲2017年5月18日，我国首次海域天然气水合物试采成功。供图/广东省自然资源厅

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撰文／龚跃华 供图／广东海洋地质调查局 等

编辑／杨亚林 图编／黎幸秋 审发／黄启兵

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