十万个为什么|为什么“冰”也可以燃烧?

2017-07-13 09:11 来源:科普中国网 
2017-07-13 09:11:06来源:科普中国网作者:责任编辑:白璐

  如果说水火不相容的话,那么冰火就更不相容了。然而海洋地质学家发现,在海底蕴藏着一种可以燃烧的“冰”,这听起来似乎有点不可思议,“冰”怎么可以燃烧呢?

  原来,这是与普通意义上的冰完全不同的“可燃冰”。它是一种天然气水合物,其中的主要化学成分是一种可燃气体——甲烷,所以它又被称为甲烷水合物。这种天然气水合物的外形很像冰雪,可以像固体酒精一样被直接点燃,因此,人们通俗而形象地称其为“可燃冰”。

十万个为什么|为什么“冰”也可以燃烧?

“可燃冰”

  早在1965年,苏联科学家就预言,海洋底部的地表层中可能存在“可燃冰”,后来人们终于在北极的海底首次发现了大量的“可燃冰”。19世纪70年代,美国地质工作者在海洋钻探时,发现了一种看上去像冰块的东西。当把它从海底捞上来后,那些“冰”很快就成为冒着气泡的泥水。出人意料的是,这些气泡居然能被点燃。测试证明,这些气泡就是甲烷,而猜测中的“可燃冰”也由此揭开了神秘的面纱。

  深邃的海底怎么会形成“可燃冰”这种奇特的物质结构呢?其实,“可燃冰”的形成并不容易,至少要满足三个条件,即温度、压力和原料。首先是温度不能太高,如果温度高于20℃,它就会受热分解从而“烟消云散”,而海底温度一般保持在2~4℃,完全适合“可燃冰”的形成和保存;其次,“可燃冰”在0℃时,只需30个标准大气压即可生成,并且压力越大,“可燃冰”就越不容易分解,而以海洋的深度,这样的压力条件简直随处皆是;最后,埋藏在海底的生物残体和有机腐殖质经细菌分解后会产生甲烷气体,这为“可燃冰”的形成提供了充足的原料。

  海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具备的条件下,“可燃冰”晶体就会在介质的空隙间生成。由于海底“可燃冰”依赖特厚水层的压力来维持其固体状态,其分布可以从海底表面到地表以下1000米的范围内,再往深处则由于地温较高,其固体状态易遭到破坏而难以存在。

  作者:吴自军(同济大学海洋学院副教授)

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[责任编辑:白璐]

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