據估計,全球可燃冰的儲量是現有石油天然氣儲量的兩倍。目前,在世界各大洋中已經查明的可燃冰存儲區已有60多處。據測算,僅在我國的南海,可燃冰資源量就達相當700億噸石油,約相當於我國目前陸上油氣資源量總數的二分之一。在世界油氣資源逐漸枯竭的情況下,可燃冰的出現燃起了人類對新能源的無限渴望。美國、俄羅斯、日本甚至還有印度都先後投巨資對可燃冰進行研究。美國總統科學技術委員會專門提出建議研究開發可燃冰,參議院、眾議院有上千人提出議案,支持可燃冰的開發研究。目前美國每年用於可燃冰研究的財政撥款達上千萬美元。
“黑煙囪”之謎
1977年10月,美國伍茲霍爾海洋研究所所屬的深海潛水器“阿爾文”號在加拉帕戈斯群島海域率先發現海底熱泉生態區。這個海底熱泉生態區位於東太平洋,水深2,500米。這裏也是地球上地殼最薄的地方。熱泉生態區熱液的噴出速度高達每秒數米。熱液噴出後,遇到了冷的海水而迅速降溫,所帶出的礦物質結晶而形成筒狀,由於含硫化物較多而呈黑色,高度可達10米,如同黑煙囪聳立於洋底。這些黑煙囪迅速生長,又很快倒下,形成一片金屬硫化物礦床。
黑煙囪後來,海洋學家又先後在墨西哥西部沿海以北的北緯10°海底和北緯21°的胡安·德富卡發現了海底中聳立著許多黑色的“煙囪”,並為此取名“黑煙囪”。海洋地質學家仔細研究了洋底熱液噴出口,他們發現,這些噴出口實際上是洋底的間歇噴泉。熾熱的熱泉從洋底裂縫裏流出來,雖然溫度很高,但不會沸騰,這是因為在2,000多米水深的海底,其壓力相當於200多個大氣壓,如此高的壓力下,熱液是不會沸騰的。熱液噴出後很快冷卻,熱液中含有的大量礦物質,包括鋅、銅、鐵、硫黃混合物和矽等,散落在海床上,越積越厚,最後形成煙囪狀的山峰。這種人間罕見的奇異景觀引起了科學家們極大的興趣。
“黑煙囪”含有大量金屬硫化物科學家以距西雅圖以西480千米太平洋海底的“黑煙囪”為例,對“黑煙囪”的成因進一步作了解釋。科學家們認為,由於胡安·德富卡板塊不斷地與太平洋板塊碰撞,令海底地層出現裂縫,繼而產生了裂縫擴張,於是地球內部的熱液噴湧而出,這些熱液冷卻後又形成了新的海底地殼。海水在地心引力作用下傾瀉而出深入地裂中,同時形成海底環流將熔岩中大量的熱能和礦物質攜帶和釋放出來。當從地裂中湧出的熾熱的海水再度遇上冰冷的海水中時,便形成了一縷縷漆黑的煙霧。礦物質遇冷收縮,最終沉積成煙囪狀堆積物,這就是海底“黑煙囪”的成因。
“黑煙囪”含有大量金屬硫化物,在已發現的30多處礦床中,僅屬於美國的加拉帕戈斯裂穀中的硫化物的儲量就達2,500萬噸,其開采價值達39億美元。從多處海底熱泉采樣分析來看,這些硫化物含有的礦物元素種類繁多且品位極高。發生這種熱液噴出現象海域的平均深度為2,225米。熱液礦藏又稱為海底金屬泥。海底熱液礦藏中含有大量金屬的硫化物,這些發現引起了世界各國的關注,而紅海的重金屬泥則是迄今世界上已發現的最有經濟價值的熱液沉積礦床。
多金屬硫化物礦床是數千年來在海底熱泉附近積聚而成的。海底熱液位於海底活火山山脈各處,而這些火山山脈蔓延全球所有的海洋盆地。多金屬硫化物礦床還在與火山列島毗連的地點形成,例如太平洋西部邊界沿線的列島。
另一類新發現的海洋礦物資源是富鈷結殼。這種礦殼沉積於水下死火山側麵,曆時數百萬年才形成,其礦物質來自海水中熔化的金屬,而這些金屬則是由海水和海底熱泉提供的。
熱泉使金屬硫化物沉積集中,同時又使各種金屬散布海洋,促進了富鈷結殼的積聚。
“黑煙囪”與生命起源
自古以來,人類曾千百次地問自己,我們來自何方?最早,人們認為生命是神創造的奇跡,甚至有些人認為生命是從岩石縫中鑽出來或來自其他的天體。
黑煙囪是海底熱噴口前蘇聯科學家奧巴林提出了生命起源之說。奧巴林認為,生命來自海洋。生命首先從無機物開始,繼而變成簡單的有機物,再從簡單的有機物變成更為複雜的有機物。海洋中有水、氫和氨等,它們相互作用形成了醇類、簡單的糖類和氨基酸等物質,這是一個從無機物變成有機物的過程。後來又形成了氨基酸聯結起來的蛋白質和澱粉等大分子的碳水化合物,繼而,這些有機化合物的水滴從周圍分離出來,再不斷地從周圍汲取各種物質,使這些水滴的內部逐步複雜化,而且逐步變大,大到一定程度再分裂增多,從而一步步進化為生命。總之,奧巴林的學說有三點是值得人們注意的:第一是生命來自海洋;第二是生命是從非生命的無機物逐步演變成有機物,進而成為更複雜的有機物;第三是生命的出現和演變經曆了幾十億年漫長的曆程。