日本國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的真弓大介主任研究員等人與美國(guó)麻省理工學(xué)院合作，成功地明確了地下天然氣成分的部分形成機(jī)制。研究稱微生物可能對(duì)天然氣資源的探索產(chǎn)生“妨礙”。該成果將推動(dòng)對(duì)大規(guī)模天然氣資源的探索。相關(guān)成果已發(fā)表在美國(guó)科學(xué)期刊《Science》上。

用電子顯微鏡觀察到的細(xì)長(zhǎng)棒狀產(chǎn)甲烷菌（供圖：真弓主任研究員）

天然氣是以甲烷為主要成分的化石燃料。天然氣中所含的甲烷，一部分是由產(chǎn)甲烷菌在相對(duì)較淺的地層中利用二氧化碳（CO?）和氫生成的，另一部分是在地下更深處由有機(jī)物在高溫高壓條件下分解形成的。地下深層生成的甲烷儲(chǔ)量豐富，可以作為天然氣開(kāi)采利用的候補(bǔ)資源。

由于地下深層的天然氣難以直接調(diào)查，通常會(huì)對(duì)上升到較淺地層的天然氣進(jìn)行探測(cè)。較淺地層中檢測(cè)到的天然氣是源于地下深層的熱解作用還是微生物來(lái)源，只需調(diào)查甲烷中所含的碳同位素“碳-13”和氫同位素“氘”即可判斷。這是因?yàn)?，熱解生成的甲烷中含有更多的?13和氘。

研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種再現(xiàn)產(chǎn)甲烷菌棲息的地下超高壓環(huán)境的培養(yǎng)設(shè)備。在100個(gè)大氣壓、55攝氏度、氫氣稀缺的環(huán)境中培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)甲烷菌將甲烷分解為CO?和氫的同時(shí)，利用CO?和氫生成了甲烷。

地下深層生成的甲烷上升到產(chǎn)甲烷菌棲息的淺層區(qū)域后，會(huì)被產(chǎn)甲烷菌分解而減少。產(chǎn)甲烷菌生成的甲烷屬于微生物來(lái)源，所以碳-13含量較少。正因如此，熱解來(lái)源的甲烷有可能被分析成微生物來(lái)源。

即使發(fā)現(xiàn)了微生物來(lái)源的甲烷，其儲(chǔ)量作為天然氣資源而言并不豐富，因此有時(shí)不會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步鉆探。微生物會(huì)轉(zhuǎn)化由深層上升到較淺地層的甲烷，致使有可能無(wú)法發(fā)現(xiàn)原本位于深層的大規(guī)模甲烷資源。研究團(tuán)隊(duì)今后將調(diào)查相同的現(xiàn)象是否也發(fā)生在實(shí)際鉆探出的甲烷中。

【論文信息】
期刊：Science
論文：Hydrogenotrophic methanogens overwrite isotope signals of subsurface methane
DOI：10.1126/science.ado0126