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

用電子顯微鏡觀察到的細長棒狀產(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物在高溫高壓條件下分解形成的。地下深層生成的甲烷儲量豐富，可以作為天然氣開采利用的候補資源。

由于地下深層的天然氣難以直接調(diào)查，通常會對上升到較淺地層的天然氣進行探測。較淺地層中檢測到的天然氣是源于地下深層的熱解作用還是微生物來源，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。這是因為，熱解生成的甲烷中含有更多的碳-13和氘。

研究團隊開發(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)設備。在100個大氣壓、55攝氏度、氫氣稀缺的環(huán)境中培養(yǎng)產(chǎn)甲烷菌。結果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)甲烷菌將甲烷分解為CO?和氫的同時，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源，所以碳-13含量較少。正因如此，熱解來源的甲烷有可能被分析成微生物來源。

即使發(fā)現(xiàn)了微生物來源的甲烷，其儲量作為天然氣資源而言并不豐富，因此有時不會進行進一步鉆探。微生物會轉(zhuǎn)化由深層上升到較淺地層的甲烷，致使有可能無法發(fā)現(xiàn)原本位于深層的大規(guī)模甲烷資源。研究團隊今后將調(diào)查相同的現(xiàn)象是否也發(fā)生在實際鉆探出的甲烷中。

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