【原】5.6萬億噸！地球深處發(fā)現(xiàn)大量的優(yōu)質(zhì)燃料，足夠人類用1萬年

魅力科學君 2024-12-18 發(fā)布于四川

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對于我們?nèi)祟惗?，氫其實是一種優(yōu)質(zhì)的燃料，這主要有兩方面的原因，一方面來講，氫燃料很“清潔”，畢竟我們都知道，氫在空氣中的燃燒只會生成水，另一方面來講，氫的熱值相對較高，測量數(shù)據(jù)顯示，燃燒1克氫氣釋放出的熱量約為143千焦，這大約是汽油熱值的3倍。

比較尷尬的是，就目前的情況來看，人類并不能從自然界中大規(guī)模獲取現(xiàn)成的氫燃料，而人工制備氫燃料，又往往會面臨著成本過高、過程復雜等一系列的問題。

不過近日發(fā)表在《科學進展》上的一項研究表明，這種尷尬的局面有望在未來得到改變，因為研究人員在地球深處發(fā)現(xiàn)大量的優(yōu)質(zhì)燃料——氫氣，估計儲量可達5.6萬億噸。這是怎么回事呢？下面我們就來具體了解一下。

科學家其實早已發(fā)現(xiàn)，地球深處會源源不斷地產(chǎn)生氫氣，簡單來講，它們主要來自于“水-巖反應”和“地幔脫氣”，前者是地球深處的鎂鐵質(zhì)礦物與水在高壓高溫環(huán)境下發(fā)生反應時生成，而后者則是地球深部地幔中的原始氫元素，通過火山活動或地幔柱等地質(zhì)過程釋放到地表或地殼淺部。

由于氫氣的分子量極小，它們很容易通過巖石的細微縫隙逸散至大氣層，因此在過去的很長一段時間里，科學家都普遍認為，氫氣幾乎不可能在地球深處大規(guī)模地聚集。

但近些年來的幾次意外發(fā)現(xiàn)打破了這一舊有觀念，例如，在2018年的時候，科學家在西非的一處地下儲層中，發(fā)現(xiàn)了大量天然存在的氫氣，在此之后不久，阿爾巴尼亞的一座礦井中也找到了類似的儲層。

而這也就意味著，地球深處的氫氣并非完全像此前想象的那樣很容易逸散，而是可能被封存在某些特殊的地質(zhì)環(huán)境中。

在接下來的時間里，為了尋找更多的實際證據(jù)，科學家開始在全球范圍內(nèi)尋找地下氫氣的“藏身之地”，大洋中脊、裂谷帶和火山活躍區(qū)成了重點研究區(qū)域，因為這些區(qū)域的地質(zhì)活動為水和巖石的接觸提供了良好條件，同時也是地幔氣體釋放的重要通道。

除了直接尋找氫氣，科學家還用地震波技術(shù)分析地下巖石的特性，因為地震波在通過儲氣巖層時會發(fā)生微妙的速度變化，這種變化可以幫助科學家間接推測地下是否存在氫氣儲層，此外，他們還通過檢測地表的氫氣微量逸散，反推出地下可能的儲氣點。

隨著時間的推移，相關(guān)的數(shù)據(jù)也越來越多，科學家發(fā)現(xiàn)，地球深處確實存在大量氫氣，而在此次研究中，研究人員綜合了大量已知的數(shù)據(jù)，建立起了計算機模型，并以此來估算其儲量到底是多少。

簡單來講，該模型考慮了以下3個因素，1、氫氣生成速率：研究人員估算了地球深部氫氣的自然生成速度，這主要基于“水-巖反應”和“地幔脫氣”產(chǎn)生氫氣的速率；2、儲層的封存能力：模型模擬了不同類型巖層的密封效果，計算出哪些氫氣能夠長期儲存；3、泄漏損失率，考慮到一些氫氣可能已經(jīng)逸散到大氣中，研究人員扣除了這部分的潛在損失。

經(jīng)過大量模擬之后，該研究團隊最終得出了一個最符合實際情況的平均值——5.6萬億噸，這是什么概念呢？這樣說吧，以人類當前的能量消耗水平來計算，如此多的氫氣，足夠人類用1萬年。

當然了，這只是純數(shù)字上的計算，實際上，根據(jù)此次研究的結(jié)果，盡管氫氣在地球深處確實大量存在，但以人類目前的技術(shù)來講，它們中的絕大部分都沒辦法開采，而人類能夠開采的，就只有2%左右，不過僅僅是這些氫氣，也夠人類用200年了（以人類當前的能量消耗水平來計算）。