我們生活在一個(gè)多水的世界里，無論在哪里都可以見到水，一個(gè)馬鈴薯含有 80% 的水，一頭牛含有 74% 的水，西紅柿、葡萄、橘子的 90% 全是水。
水有很多古怪的脾氣，大多數(shù)液體遇冷都要壓縮，水在零度結(jié)冰時(shí)卻要膨脹，增大原來體積的 10%，這就是為什么冰會(huì)浮在水面上。
人們可能不會(huì)注意到，水的這個(gè)“怪脾氣”正是保障地球生命形成、延續(xù)的重要條件。因?yàn)槿绻皇沁@樣，冰塊將下沉，湖泊和海洋從底部結(jié)冰，上面失去了冰層的覆蓋，水的熱量不斷地散失，形成更多的冰塊，過不了多久，整個(gè)海洋都會(huì)結(jié)成冰，這樣的條件不可能孕育生命，即便有地球生命的繁衍，也不會(huì)是現(xiàn)在的這個(gè)樣子，地球生命史將完全改寫，自然不可能有我們的今天。
水分子還有一個(gè)奇怪的特性，它由一個(gè)較大的氧原子和兩個(gè)小氫原子組成，其中的 “氧大哥”不僅抓住兩個(gè)“氫弟弟”，還喜歡去抓其他水分子中的“氫弟弟”，甚至像跳舞那樣，不斷地交換著舞伴，交換之頻繁，甚至達(dá)到每秒鐘幾十億次。
表面上一杯平靜的水，里面的世界卻是熱鬧非凡，正因?yàn)樗肿又g有一種親和的交換力，它們彼此黏合在一起，形成小至水滴、水片和細(xì)流，大至水坑、湖泊和海洋，而不會(huì)離散開去。水分子彼此的黏合還有一個(gè)令人意想不到的結(jié)果，這就是“水合物”的出現(xiàn)。
由幾個(gè)水分子結(jié)合，可以形成一種奇特的水合物。水分子如變魔術(shù)般地，先彼此黏合形成一個(gè)骨架，搭起一個(gè)籠子，再把其他物質(zhì)，如烴類分子甲烷俘獲進(jìn)這個(gè)籠子里，如下圖所示。
雖然這兩種分子間沒有形成真正的化學(xué)鍵合，不能把它稱為化合物，但這種物質(zhì)卻非常穩(wěn)定，這種物質(zhì)就叫可燃冰?？扇急耐饷蚕癖?，它是由眾多水合物擠壓在一起所形成的。由于它的生成條件不在常態(tài)之下，人們很難在日常生活中見到它。
19 世紀(jì)初，英國兩位化學(xué)家在研究氯氣時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氯分子被冰所包圍時(shí)，能形成一種很特殊的物質(zhì)，他們給這種物質(zhì)起名為氯水合物，從此，氯水合物被人們發(fā)現(xiàn)。到了 20 世紀(jì) 30 年代，人們在天然氣輸氣管道中發(fā)現(xiàn)了一種奇異的冰狀物，一開始，這種冰狀物讓天然氣公司很頭疼，在為天然氣脫水時(shí)，他們不得不特意增加一些技術(shù)設(shè)施，去除這些冰狀物，以免阻塞輸氣管道。
然而正是這種叫天然氣公司討厭的冰狀物卻可以在海底長存，直到 20 世紀(jì) 60 年代人們才認(rèn)識(shí)到，這種物質(zhì)就是一種水合物，它是天然氣與水在高壓低溫下形成的。它的外表像冰，又像固體酒精，點(diǎn)火就可燃燒，就把它稱為“可燃冰”。
可燃冰形成于高壓和低溫狀態(tài)下，它的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，一般藏在 300~3000 米海底的沉積物之中，或存在于高緯度凍土地帶的深處。一旦石油和天然氣資源枯竭時(shí)，可燃冰可以作為能源的替代物，它是海底資源的一種。
2012 年 2 月 15 日，日本首先在愛知縣沃美半島的近海海底試采可燃冰，成為世界上首個(gè)開采可燃冰的國家，從此拉開了人類開發(fā)可燃冰能源的序幕。
全球的天然氣和石油資源將在未來的 40~50 年走向枯竭，據(jù)科學(xué)家估計(jì)，海底可燃冰的分布面積約 4000 萬平方千米，占海洋總面積的 10%，海底可燃冰的儲(chǔ)量足可以供人類再使用 1000 年，它被譽(yù)為“人類未來的能源”。
可燃冰使用方便，燃燒值高，潔凈而無污染，全球儲(chǔ)量是現(xiàn)有天然氣、石油儲(chǔ)量總和的兩倍，具有很廣闊的開采價(jià)值。據(jù)調(diào)查，我國僅南?？扇急膬?chǔ)量就相當(dāng)于現(xiàn)有中國陸上石油和天然氣資源總量的二分之一?？梢哉f，可燃冰是大自然對人類的恩賜，正是水幫助人類把可燃物質(zhì)以水合物的方式穩(wěn)定地儲(chǔ)藏了起來。
然而，這一天然的恩賜并不是那么容易到手的。首先它必須在特殊的高壓或低溫下保存，如果草率地開發(fā)，或者出現(xiàn)一些其他意料不到的干擾，不但有可能使可燃冰失去正常的儲(chǔ)存條件，還可能引發(fā)大規(guī)模的天然氣釋放，甚至發(fā)生爆燃，造成海床的崩裂，觸發(fā)滑坡，或引起海上鉆井平臺(tái)傾覆。
此外，與二氧化碳相比，可燃冰所釋放的可燃?xì)怏w對溫室效應(yīng)的影響更加兇猛，大規(guī)模的可燃冰氣釋放會(huì)對全球氣候產(chǎn)生重大的影響。因此，如何正確開發(fā)可燃冰成為一門慎重而特殊的技術(shù)。
本文來自微信公眾號(hào)：原點(diǎn)閱讀 （ID：tupydread），作者：魏鳳文、武軼，編輯：張潤昕
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