全球暖化未爆彈，埋藏在海底的甲烷冰

全球暖化讓你越來越有感嗎？除了減少二氧化碳排放，甲烷也是科學家關注的溫室氣體，特別是埋藏在海底的甲烷冰。

甲烷也是溫室效應的重點

通常，大家在討論地球暖化時都會先想到二氧化碳的影響。這是因為近年地球暖化加劇的主因就是工業革命之後，大量的二氧化碳等溫室氣體逸散到大氣，改變大氣濃度的組成。但是在溫室氣體（會造成溫室效應的氣體）中，甲烷對於溫室效應的影響力其實緊接在二氧化碳之後。

含量第二但效果是第一名的 25 倍

雖然甲烷在大氣中的含量不比二氧化碳來得高（根據統計，2015 年美國排放的溫室氣體，二氧化碳占 82%，第二名的甲烷則為 10%），但一個單位分子的甲烷可產生的溫室效應效果，卻是二氧化碳的 25倍。

▲ 甲烷冰是甲烷和水分子構成的結晶，外觀看起來像是冰塊卻可以燃燒。綠色球體代表甲烷，紫色小球是水分子，只有特定的立體結構才能組成穩定的甲烷冰。（Source：GEOMAR）

發現甲烷的新形態：甲烷冰

甲烷冰（Methane hydrates）是甲烷水合物的別名，看起來像冰塊卻又可燃，所以又稱為「可燃冰」（flammable ice 或 burning ice）。因為甲烷冰一定要在高壓低溫的環境下才能穩定存在，所以甲烷冰多半蘊藏在海床裡。

科學家認為，甲烷冰是自然界「儲存」甲烷的方式：甲烷可以和水結合形成甲烷冰，儲存在海床裡，才能讓大氣中的甲烷含量維持在一定濃度，達成平衡。而且，1 立方公尺的甲烷冰蘊含的甲烷含量，是一大氣壓下氣態甲烷的 164 倍。

▲ 這是剛從海底開採出來的甲烷冰，外觀看起來就像白色的冰塊。（Source：Petroleum Geology）

開採過程一個不小心就會加劇溫室效應

然而，只要甲烷冰一離開低溫高壓的環境，甲烷冰中的甲烷和水就會分開。

這讓甲烷冰的開採出現難題：只要開採過程不小心讓甲烷從甲烷冰釋放出來，就會讓甲烷逸散到大氣，加劇溫室效應，讓地球暖化更嚴重。

▲ 現在有德國科學家發現，比起地球暖化，挪威的冰河更容易讓甲烷冰分解。圖為 2016 年，挪威的布隆史川德冰河（Blomstrand Glacier）。（Source：達志影像）

海水溫度上升加速甲烷冰融化？

同時，科學家也擔心全球暖化讓海水溫度上升，是否會讓蘊藏在海床的甲烷冰融化，如果甲烷因此逸散到大氣，就會加劇全球暖化的速度。

但在找出海水溫度上升是否會讓甲烷冰融化之前，科學家必須要先找出甲烷冰能穩定儲存在海床裡的原因，或其他可能會讓甲烷冰融化的因素。

冰河沉降比暖化更厲害

德國的基爾亥姆霍茲海洋研究中心（Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel，GEOMAR）研究團隊發現，挪威冰河大幅沉降比起暖化的海水溫度更會使甲烷冰變成甲烷和水。

▲ 研究團隊為了要找尋甲烷冰和冰河沉降之間的關聯，來到挪威。因為挪威的海底有不少麻坑地形，科學家認為麻坑形成和地底的氣體有關。圖為麻坑地形樣貌。（Source：Flickr/Alexander Synaptic CC BY 2.0）

研究就從麻坑開始

研究團隊首先來到挪威的聶加（Nyegga）地區，他們認為這個地方是最適合研究海床上氣體和液體動力學的地方。這裡除了蘊含大量甲烷冰，海底還有不少像火山口的麻坑（pockmark），麻坑和蘊藏在地底的氣體有關：當地底氣體要爆發出來的時候，就會形成麻坑地形。

選擇聶加地區當研究開始還有另一個原因：因為這個地方已有不少現成的測量數據，能省下許多力氣。

最後一次冰河期甲烷冰變得不穩定

研究團隊利用最後一次冰河時期（距今 3 萬到 1 萬 5,000 年前）的數據進行電腦模擬，因為冰河時期短時間內就能累積大量沉積物，且冰河時期海平面上升，就會增加海底壓力。

結果發現，原本蘊藏在海底的甲烷冰變得很不穩定，有很多甲烷從甲烷冰裡跑了出來。

▲ 左圖為甲烷冰層很穩定的層層堆積在海床上，底下的黃色圓點代表氣體分子。如果地層受到擠壓（紅色箭頭），原本蘊含在地層底下的氣體（黃色圓點）就會像火山爆發一樣離開海底。地層受到擠壓，同時也會有地方（墨綠色）塌陷，從外面看起來表面就會出現一個坑一個坑的樣子，形成麻坑地形。（Source：Flickr/GRID Arendal CC BY 2.0）