科技日報記者?張佳欣

駛出馬斯喀特，阿曼首都的白色建筑被哈加爾山脈前面的一片開闊的沙漠所取代。沙漠中，有一處寧靜的泉水，周圍環繞著金色的草叢和棗椰樹。泉水冒出一串氣泡，而這正是一群地球物理學家要尋找的“寶藏”。

阿曼共和國哈加爾山脈的水池上覆蓋著礦物膜。
圖片來源：《新科學家》網站

據英國《新科學家》網站報道，世界各地的勘探者正在爭先恐后地探尋“金氫”（天然氫）的儲量。阿曼的山脈是全球范圍內尋找這種新的、具有潛在變革性的燃料的最前線。“金氫”是一種天然存在的氣體燃料，無色無味且環保，燃燒時除了水之外什么也不會產生。

地下可能蘊藏著數萬億噸“金氫”。
圖片來源：《新科學家》網站

尋找天然氫源的熱潮于去年12月14日被《科學》雜志列為2023年度十大科學突破之一。氫動力經濟的夢想已存在了幾十年。使用這種形式的氫將極大加快世界向凈零排放過渡。然而，全球每年生產的氫氣幾乎都是通過天然氣與水蒸氣反應制取的，這一過程會釋放大量二氧化碳。雖然有更清潔的方式來制造氫氣，但這些方法目前在該行業中只占很小的份額。

地球或蘊藏數萬億噸“金氫”

“金氫”能源的發現可追溯到馬里共和國的布拉克布古鎮。2012年，該古鎮附近的一口水井被發現含有大量氫氣。經驗證，這里的地底深層正源源不斷地產生氫氣。這種氫氣被賦予多種名稱：白氫、天然氫和金氫，但最正規的名稱是地質氫。自那次發現以來，科學家們在法國、西班牙和澳大利亞對地下儲氫層進行了大量勘探。2022年，美國地質調查局研究人員修正了對地下氫儲量的估計。其模型顯示，地下可能有數萬億噸“金氫”，遠遠超出此前猜測。只要能回收其中的一小部分，就足以滿足人類幾個世紀的氫需求。

但另一方面，人們也對所謂的“金氫熱”持謹慎態度。地球上真正含有多少氫，以及有多少氫可提取出來，目前尚無定論。“金氫”是如何產生的也不清楚。研究人員認為，至少有一部分是在地球形成過程中從地幔逐漸滲入地殼的；另一些可能是放射性巖石將水分解成氧氣和氫氣而產生的；還有可能是蛇紋石化過程，即地下水與巖石中富含鐵的礦物（如橄欖石）發生反應，生成氧化鐵和氫氣。

尋找“金氫”方法不斷涌現

大多數“金氫獵人”都將蛇紋石化過程作為他們的目標。例如，總部位于美國丹佛的“天然氫能源”公司正在堪薩斯州尋找“金氫”。該公司試圖發掘覆蓋著不透水層的富鐵巖石區域，認為這樣珍貴的燃料可能會被密封在地下并堆積起來。美國氫能源初創公司Koloma和澳大利亞投資公司HyTerra也在用同樣的方式尋找“金氫”。在阿曼，由于該地區獨特的構造歷史，這種富含鐵的地質更多見。

當然，還有另一種方法來確定適合提取氫的區域。去年12月，在美國地球物理聯盟會議上，有一場會議專門討論了如何利用機器學習識別衛星圖像中的裸土環（有時被稱為“仙女圈”）。研究人員表示，已經在50多個這樣的圓環形的土壤中測到了氫氣，但氫氣與這些神秘地形的關系尚不清楚。

這一發現令人興奮。不過，“金氫”作為一種燃料仍有不足之處，尤其是在長距離運輸方面。首先，這種氣體具有可燃性；其次，氫氣體積龐大，需要將其壓縮或轉化為其他化學物質（如液氨）后才能方便運輸。

刺激底層生產“金氫”更快捷

美國能源部（DoE）準備投入2000萬美元，刺激地質層可靠地生產天然氫。DoE計劃負責人道格·威克斯表示，其想法是探索加速蛇紋石化過程的方法，從而從地下產生氫氣。憑借人們熟知的地質學知識、富含鐵的橄欖巖以及氫從地下冒出的明確證據，哈加爾山脈是檢驗這一想法的理想之地。今年晚些時候，研究人員將在這里鉆探世界上第一口刺激氫井。

研究人員將嘗試一種新策略來打碎地下深處的巖石，以增加注入水的表面積。這種方法由美國綠色能源公司Eden GeoPower開發，類似于天然氣井水力壓裂法，但使用的是電力而不是水。據該公司介紹，在埋入地下的電極之間輸送高壓電流，可加熱巖石中的微小孔隙，使它們膨脹。

外部研究人員表示，將此類井的產氫率提高1萬倍的目標是可行的，但不能保證一定成功。此外，該方法還存在一些環境風險。例如，目前還不清楚該項目需要多少水資源，還須防范注水引發小地震的風險。

如果一切順利，阿曼這個以石油和天然氣聞名的國家可能會因為“金氫”而成為綠色能源大國。