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近日，中國科學院深海科學與工程研究所王吉亮副研究員聯合英國曼徹斯特大學、貝爾法斯特女王大學及丹麥和格陵蘭地質調查局等國際團隊，在Nature Geoscience上發表最新研究成果，揭示了甲烷水合物與氣候變化之間的一種全新反饋機制。研究首次證實，在冰川消退期，融水驅動的地下水沖刷可導致海洋沉積物中的甲烷水合物發生快速“溶解”（擴散主導）。這一發現意味著，極地地區由氣候變暖引發的溫室氣體釋放，可能比此前科學界預期的來得更快、更劇烈。

全球大陸邊緣和多年凍土區儲藏了約1800吉噸（Gt）的甲烷，構成全球碳循環中最大的甲烷儲庫之一。傳統觀點普遍認為，隨著全球變暖或海平面下降，溫度和壓力變化會導致水合物發生熱力學分解，進而釋放大量甲烷。然而，由于熱傳導速率極低以及潛熱效應，基于熱力學模型的估算表明，升溫引發的分解和釋放過程可能需要上千年之久。因此，天然氣水合物失穩被視為一種在百年尺度上影響不大的緩慢氣候反饋過程。

研究團隊依托國際大洋鉆探計劃（IODP）400航次的巖心測試數據，結合三維反射地震資料，對格陵蘭西北部陸架的天然氣水合物系統開展了系統分析。地震剖面上清晰識別出似海底反射層（BSR）及其下伏的游離氣，表明該區域具備充足的甲烷來源。然而，在理論上應當富含甲烷的水合物穩定帶內，IODP鉆孔卻探測到大范圍“低甲烷、低鹽度”異常區。同時，冰川接地帶向海一側廣泛發育的海底麻坑，也印證了該區域曾發生過大規模的流體逃逸。

綜合上述證據，研究團隊提出了一種新的水合物失穩機制模型：在末次冰期旋回中，冰川消融形成的巨大冰下水力梯度驅動了局部地下水的流動。由冰川融水轉化的大量淡水向下滲透，沖刷冰下沉積物。低鹽度且甲烷未飽和的淡水直接進入水合物穩定帶，如同“溫水化糖”一般，繞過溫度和壓力的限制，引發水合物的快速“溶解”，進而將大量甲烷釋放入海。

冰川融水沖刷釋放甲烷水合物模式圖

這一重大突破證實，水合物穩定帶并不能完全“鎖住”甲烷。相比于需要數千年尺度的水合物分解機制，融水沖刷機制的響應極其迅速——只要溫度超過冰點即可啟動。這意味著，儲藏著巨量碳的極區水合物系統，對氣候變暖的敏感程度遠超現有模型的預測。

隨著當前格陵蘭島和南極洲冰蓋消退速度的不斷加快，冰下融水沖刷引發的水合物溶解，有望成為未來極地碳循環反饋中一條至關重要但迄今尚未被納入評估的新路徑。在預測未來極地氣候反饋時，除傳統的溫壓條件外，必須將高緯度地區的水文過程、盆地幾何形態及冰蓋動力學等要素一并考慮。這對于理解過去、現在及未來氣候背景下溫室氣體的動態演化，具有重大的科學意義。

該研究獲得國家留學基金委資助（No.202304910164）。

論文引用信息：

Wang, J., Newton, A. M. W., Huuse, M., Cox, D. R., Perez, L. F., Knutz, P. C.. Gas hydrate dissolution triggered by subglacial groundwater flushing during deglaciation. Nature Geoscience （2026）. https://www.nature.com/articles/s41561-026-01978-3

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