天然氢气“仙女圈”是如何形成的？
了解这些神秘渗出处的起源，或许能帮助勘探者开采天然氢燃料
在每块未被冰层覆盖的大陆上，研究人员都发现过一种奇特的圆形光秃洼地，其直径可达数十米甚至数公里，深度却仅几厘米。土壤探测显示，这些凹陷区域（有时被称为“仙女圈”）会泄漏从地下渗出的氢气。它们因其可能暗示着清洁氢燃料储备而吸引了科学家和商界人士的关注。如今，研究人员提出了关于其形成原因的首批地质力学解释之一：上升的氢气压力导致圆形地块先隆起后下沉。
5月30日发表在《地质学》（*Geology*）杂志上的这项新研究问世前，“没人真正理解或认真尝试去理解这些仙女圈是如何形成的”，地质学家、巴西公司GEO4U的科学总监阿兰·普林茨霍费尔（Alain Prinzhofer）在评论该论文时表示。这项研究“为构建氢系统知识体系增添了一块新砖”。不过，其他研究人员对这一假设的机制持更多怀疑态度。
地球表面布满了许多神秘的圆形地貌。几十年来，生态学家一直在争论另一种更小的仙女圈的起源，这类仙女圈常见于干旱地区，被认为与水分胁迫、植物竞争甚至白蚁活动有关。而地质学家发现这种泄漏氢气的仙女圈，还只是大约十年前的事。但由于向地下钻探成本高昂，这些仙女圈尚未得到深入探测。“如果我们想利用这些仙女圈（获取能源），就需要知道得钻多深，”维也纳大学的地质学家马丁·舍普费尔（Martin Schöpfer）说。
为了解释仙女圈的起源，舍普费尔与业内同事合作设计了一个模型，其灵感来源于一个现实中的类似现象：19世纪泄漏的天然气管道。当锥形气体羽流从地下管道的裂缝中升起时，有时会形成圆形凹陷区域。他们推断，高压天然氢源的作用可能与之相同。
根据研究人员的模型，从地下深达500米的单点上升的高压氢气，会缓慢取代地下岩石微孔中的水。舍普费尔说，仅需100到200天，压力的增加就会导致一块圆形岩石“像舒芙蕾一样”隆起。在这个阶段，泄漏到地表土壤中的气体可能会因土壤化学性质的改变而杀死植物。模型显示，如果高压氢源停止释放气体，低压的水与其他气体混合物会渗回岩石中，导致岩石变形并下沉。这一过程只需约一年时间，与航空勘测中发现仙女圈快速出现的时间线相符。舍普费尔说，这在“地质学上堪称瞬间”。
并非所有研究天然氢的学者都对此信服。地球化学家维亚切斯拉夫·兹贡尼克（Viacheslav Zgonnik）是名为HyReveal的天然氢初创公司的联合创始人兼首席执行官，他曾测量过数百个仙女圈泄漏的氢气，但从未见过氢气脉冲中断的情况。“我觉得作者提出的机制在理论上行得通，但在自然界中未必适用，”他说。他更倾向于另一种解释：氢气与岩石之间的化学反应使地面变得更疏松，容易下沉，从而形成洼地。
科罗拉多矿业学院的地球物理学家李耀国（Yaoguo Li，音译）认为这是一篇“有趣且出色的论文”，但他也质疑自然界如何能提供如此强大的高压点状氢源。人们认为，天然氢的形成源于水与富铁岩石的反应，或是岩石中衰变的放射性元素分解水。但李耀国解释说，这些氢源通常会以环境压力下的气泡形式上升，速度太慢，不符合舍普费尔模型中的时间线，且分布过于分散，无法形成圆形。
不过，兹贡尼克表示，氢源有可能被某些岩石阻挡，在积聚后突破岩石，通过垂直裂缝快速升至地表，这可能会模拟出突然出现的高压源。
如果舍普费尔及其同事的观点正确，那么值得注意的是，更大的仙女圈可能意味着地下有更大的氢源——这对勘探者来说不啻为一个天然的靶心。然而，波城大学与阿杜尔地区的结构地质学家伊莎贝尔·莫雷蒂（Isabelle Moretti）作为该论文的评审人，认为这种关联并不确凿。“就像浴缸漏水时，”她说，“你无法凭此得知浴缸的容积。”
无论这项研究中关于氢气仙女圈的模型是否成立，李耀国都很高兴看到研究人员在着手解决氢气如何在地球表面迁移这一问题。“如果我们能弄清楚这一点，”他说，“那么（氢气）就能在未来几个世纪为人类提供能源。”
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