极地冰下承压融水高压涌出。 　　受访者供图

　　极地冰盖之下，封存着一座规模惊人的碳库。天然气水合物，即大众熟知的“可燃冰”，是一种特殊的“笼形包合物”。在极端的低温高压条件下，水分子会形成晶体笼子，将温室气体甲烷等气体分子锁定其中。

　　全球大陆边缘和多年冻土区储藏了约1800吉吨的甲烷，构成全球碳循环中最大的甲烷储库之一。科学界一直担忧：气候变暖导致冰盖消退，冰盖消退导致可燃冰分解释放甲烷，大量甲烷进入大气又加剧温室效应——一旦如此，气候变暖将陷入“自我加速”的循环。地球科学界将这种极端情景称为“水合物枪”假说。

　　这把“枪”何时“开火”？传统观点认为，可燃冰分解主要由温度和压力变化驱动，而深海地层热传导速率缓慢，加上水合物分解时本身还要吸收周围的热量。因此，水合物失稳被视为一种缓慢的威胁，可能需要上千年之久。

　　然而，中国科学院深海科学与工程研究所联合国际团队的一项研究，揭示了极地天然气水合物系统甲烷快速释放新机制。

　　该所副研究员王吉亮联合国际团队，在国际期刊《自然·地球科学》上发表了研究成果。该研究首次证实：在冰川消退期，融水驱动的地下水冲刷可导致海洋沉积物中的天然气水合物发生快速“溶解”。这一过程绕过了缓慢的热传导限制，不需要等待环境整体升温，就能引发大规模甲烷释放。

　　该研究源自一组自相矛盾的数据。研究团队依托国际大洋钻探计划第400航次的钻探数据，对格陵兰岛西北陆架梅尔维尔湾水合物系统进行了研究。数据清晰地显示出“似海底反射层”，这是海底存在可燃冰的标志性信号，说明该区域甲烷来源充足。按照常理，天然气水合物稳定带内部应当富集甲烷。但钻孔取出的岩心数据却释放出一个相反的信号：稳定带内大范围出现了“低甲烷、低盐度”的异常。

　　本该在那里的甲烷，去了哪里？“答案藏在盐度里。”王吉亮解释。低盐度，说明大量淡水曾渗入这些沉积物。研究团队据此提出了一种全新的水合物失稳机制模型：冰川消融形成巨大的冰下水力梯度，驱动大量淡水向下渗透，如同“温水化糖”一般，使可燃冰晶体快速“溶解”，进而使大量甲烷释放入海。

　　这一发现证实，水合物稳定带并不能完全“锁住”甲烷。只要气温越过冰点、冰盖产生融水，融水冲刷机制就能启动。

　　这正是问题的紧迫之处。北极变暖速度已远高于全球平均值。在北极斯瓦尔巴群岛的峡湾中，科学家已观测到高浓度海水甲烷异常与低盐度冰川融水同步出现。这意味着，当前气候变暖产生的融水，已经在将海底甲烷“释放”出来并排向大气。

　　研究还提出了警示，未来须将高纬度地区的水文过程、沉积盆地形态以及冰盖动力学等要素一并纳入气候反馈的预测模型。

　　本报记者  孙海天