地下究竟蕴藏着多少氢？
气候变化与能源
全球对地下氢燃料的淘金热仍在继续。但研究人员仍在梳理这种物质的储量究竟有多少。
2026年8月17日
氢气泡（前景）从阿曼一处泉水中渗出。美国能源部
上世纪90年代，芭芭拉·舍伍德·洛拉深入安大略省北部的基德溪矿场，这座矿场切入北美古老地壳根部达三公里以上。在那里，她的地球化学团队发现了被封闭在地下超过十亿年的水。这种古老盐水被证明是微生物的栖息地，这些微生物以水与岩石反应产生的氢气为食。
数十年后，多伦多大学地球化学家舍伍德·洛拉重新审视了团队的氢气数据，以判断矿场中是否有足够的气体，使其成为零碳燃料的有用来源。她说：“如果我们能让一些聪明人想办法把它接出来并加以利用，那么这个新兴经济就能赢得一局。”
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虽然氢燃料确实展现出作为多功能能源的前景，但生产氢气通常会产生大量温室气体排放，且消耗的能量超过气体本身所含的能量。能够直接利用现成的地下储层——即所谓的“地质氢”——将改变这一局面。
大量勘探工作已经启动，寻找这种在地下通过水分子与富铁岩石化学反应（或在基德溪矿场，则是通过其他元素的放射性衰变）分裂而产生的物质。这场搜寻已遍及全球，吸引了数十家初创公司，包括澳大利亚的HyTerra公司和比尔·盖茨支持的Koloma公司，这两家公司都曾在美国中西部进行勘探，以触及与氢气生成相关的古老海洋岩石。
美国地质调查局的研究人员估计，地壳内产生了数万亿吨的氢气；如果其中一小部分能够被回收，就能满足全球数百年的氢需求。但迄今为止的搜寻成果有限。尚未有人报告发现具有商业可行性的天然气储层，而且由于各公司争抢位置、寻求吸引投资，关于已发现资源的公开数据仍然稀缺。
在基德溪矿场，舍伍德·洛拉和她的同事奥利弗·瓦尔利用他们长期积累的氢气数据，重新评估了其潜力。通过仔细分析十多年来从矿场35个钻孔收集的数据，他们发现每个钻孔每年稳定释放平均8公斤氢气。将这一发现推算到基德溪矿场超过14,000个钻孔，意味着每年约有140公吨氢气从矿场通风口白白流出。
这一统计结果发表在今年早些时候的《美国国家科学院院刊》上，虽然不是一个改变世界的数字，但舍伍德·洛拉表示，如果所有氢气都能被捕获，至少能提供适度的能源来源——或许足以支撑矿场运营的相当一部分。她说，这将是一个有价值的本地示范，证明地质氢确实可以被利用。
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法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学地球化学家洛朗·特鲁什表示，基德溪矿场的结果进一步证明“天然氢的生成和运移是真实的地质过程”。2024年，他的研究团队报告称，阿尔巴尼亚的布尔奇泽铬矿每年至少流出200公吨氢气。特鲁什说：“剩下的挑战不是证明天然氢存在，而是证明它能够以商业规模经济且可靠地生产。”
然而，证明并不一定需要找到主矿脉。研究人员和初创公司也在探索通过向天然产氢的活性岩石注入水、热量或催化剂来刺激氢气生产的可能性。其中十几个项目由ARPA-E资助，该机构设定了一个目标：将产氢反应速度提高10,000倍——研究人员估计，达到这一速率后，刺激产氢才具有商业可行性。
今年早些时候，阿曼山区出现了一个可能证明这一方法可行的迹象。一个团队钻了一口一公里深的井，向岩石中注入了50,000立方米的水。几个月后打开井口时，气体喷涌而出——其中90%是氢气。“它正在冒泡喷气，”英国南安普顿大学地球科学家乔·香农在5月的欧洲地球科学联盟会议上告诉与会者。（香农拒绝就展示内容之外的问题发表评论。）
虽然香农表示这是一个有希望的迹象，但她谨慎地补充说，仍存在大量未知数。最关键的问题是一个基本问题：从井中涌出的氢气是通过刺激作用产生的，还是本来就存在于那里？
詹姆斯·迪宁是一位来自科罗拉多州、常驻纽约的科学与环境记者。他正在撰写一本关于地球深部内部的书籍。
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