将埋藏在海底下的巨大冰冻甲烷矿藏转化为汽车和家庭的燃料正变得越来越接近现实。随着日本、中国以及在较小程度上美国试图开采这些丰富的资源，关于它们可能对气候变化造成多大影响的重要问题正在出现。答案似乎差异很大，取决于说话者是谁。
这个问题迅速出现，是因为日本在五月份进行了第二次甲烷水合物（这些矿藏的名称）生产测试。中国紧随其后，进行了首次尝试。这个消息让自然资源专家措手不及，因为他们中的大多数人认为，各国还需要数年时间才会尝试将这些冰冷的气体转化为商业产品。
在美国，生产可能仍然需要十年或更长时间，美国一直是日本和中国的 тихое 合作伙伴，尽管能源部已开始与阿拉斯加和日本的利益集团讨论在阿拉斯加北坡进行扩展生产测试。美国地质调查局研究地质学家蒂姆·科莱特说，谈判被认为是“微妙的”。墨西哥湾也存在水合物，那里已经实现了商业化。如果得到充分开发，全球的水合物可以提供与今天天然气一样多的全球能源。
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水合物在低温、高压条件下，当气体和水分子融合时形成。固化的水形成的笼状结构将甲烷困在其中。大多数矿藏，有些小，有些大，都埋藏在多年冻土层中或之下，以及大陆边缘海底的沉积物中——那里浅海海域向更深的海底倾斜。南极洲以外的矿藏近 99% 位于大陆坡沿线的沉积物中，中纬度地区水深超过 500 米，高纬度地区水深超过 300 米。其余 1% 发生在极地纬度地区，主要在陆地多年冻土土壤和北冰洋之下。
嵌入水合物脊沉积物中的水合物块的结构。 来源： Wussel 007 Wikimedia(CC BY-SA 3.0)
随着各国生产更多常规和非常规燃料，地球正在甲烷水合物存在的地区变暖。这些相互交织的现实将几个热门问题推到了前台
北极和北部太平洋等上大陆坡中的一些甲烷水合物正随着温度升高而开始融化。但释放的甲烷分子是否能上升穿过水柱进入空气，这是一个悬而未决的问题。即使在海洋表面观察到甲烷增加的地方，科学家也需要更好的数据来确定排放是来自水合物还是其他海底来源。
伯明翰大学地球物理学家格雷厄姆·韦斯特布鲁克领导的 2009 年对挪威北部北极海洋中西斯匹次卑尔根大陆边缘的研究，将科学界面临的挑战置于视角之中。该研究观察到活跃的甲烷羽流从海底升起，但大部分气体并非来自水合物，而且大部分气体没有到达大气层。然而，随着不断变暖的海水软化下方的多年冻土层，释放出甲烷，这种情况可能会发生变化，甲烷在大气中进一步加剧变暖，形成正反馈循环。
美国国家海洋和大气管理局的研究员埃德·德鲁戈肯基表示，大多数甲烷水合物都埋藏在水深如此之深的海水中，以至于穿过水柱的旅程太远，气体永远无法到达大气层。在较浅的北冰洋中，这些矿藏中的大多数都藏在厚厚的沉积物层下，阻碍了它们的移动。德鲁戈肯基在一封电子邮件中写道， “在过去几十年中，北极地区的排放量没有显着增加”，而且变暖需要“数百年”才能影响含甲烷水合物的沉积物。即使那样，释放也将是“缓慢而渐进的”。
然而，其他专家表示，陆地上冰盖变薄和海洋中冰架崩解是令人担忧的原因。所谓的“甲烷定时炸弹”理论的支持者指出，过去时代的冰盖崩塌使甲烷水合物不稳定，造成了“井喷”。随着冰盖减少，它们减轻了下方气体的压力，这些气体在沉积物下方鼓泡，足以使气体突然以爆发力向上推动沉积物，从而导致大量排放。
北极天然气水合物、环境与气候中心 (CAGE) 在 2017 年 6 月的一项研究中得出结论，这些意想不到的甲烷爆炸，而不是逐渐释放，是一个大问题。该研究表明，冰川消退时约在 12,000 年前形成的甲烷井喷造成的陨石坑比之前认为的要大得多。其中一些陨石坑“正在积极地渗出甲烷”，来自挪威附近巴伦支海的海底。该研究的主要作者、CAGE 海洋地质学家卡琳·安德烈亚森表示，这些数据可能对西南极洲和格陵兰岛的冰盖消退具有借鉴意义，尽管她的团队无法确定在遥远的过去，有多少甲烷实际逸出到大气中。
斯德哥尔摩大学的美国生物地球化学家帕特里克·克里尔表示，过去 80 万年的冰芯数据显示，大约经历了八个冰期和间冰期循环，冰期和间冰期的大气甲烷浓度分别在 350 到 800 ppb 之间。峰值从未超过 800 ppb，而且水合物不太可能完全解释这些事件。今天，大气中已经存在大约 1,900 ppb 的甲烷。其中大部分可能来自全球气温升高时多年冻土层中分解的有机物，而不是专门来自水合物。
美国地质调查局天然气水合物项目负责人卡罗琳·鲁佩尔说，气候敏感性最高的水合物位于上大陆边缘斜坡，例如环绕北冰洋的那些，约占全球甲烷水合物储量的 3.5%。她说，即使变暖释放了这些水合物，也将在几个世纪的时间尺度上发生，而且尚不清楚有多少会逸出到大气中。这是因为一些生物可以消耗甲烷，因为它会向上穿过水柱，并且因为一些气体自然溶解以将周围的低甲烷海水提升到更高的标准水平。
除此之外，世界上超过 95% 的甲烷水合物存在于深海环境中，那里的水温永远不可能升高到足以显着破坏它们的稳定性。海底或陆上多年冻土层中的水合物大多埋在 200 米的沉积物下，也不太可能逸出。鲁佩尔说，“关于水合物中有多少甲烷会与空气相互作用，一直存在很多激烈的争论”。她说，问题在于“有时声音最大的人最受关注”。
最大的声音来自一群研究东西伯利亚北极陆架的科学家。他们说，这片陆架预示着一场可能的灾难，因为那里冰冻的盐沼中充满了甲烷。阿拉斯加大学费尔班克斯分校的海洋学家娜塔莉亚·沙霍娃在 2008 年领导的研究估计，融化的陆架可能会在 10 年内从水合物中释放出 50 吉吨的甲烷脉冲——约占陆架沉积物中储存的甲烷的 8%。另一个团队在 2013 年进行的后续研究评估了这种释放造成的经济成本为 60 万亿美元，这将主要由发展中国家以干旱、洪水和饥荒加剧的形式承担。
沙霍娃的团队表示，目前每年有 1 吉吨的甲烷从沉积物中逸出，主要是通过北极多年冻土层中不断增长的裂缝网络（称为冻融过渡区）逸出。剑桥大学海洋物理学教授、经济影响研究的合著者彼得·瓦德汉姆斯在一封电子邮件中写道，随着气温升高使多年冻土层变薄，这个数字每年都会迅速增加。
研究表明，北冰洋上空空气中的甲烷浓度正在上升。密歇根大学气候研究员埃里克·科特领导的2012 Nature研究表明，那里的甲烷通量与西伯利亚陆架上的甲烷通量相似。但该研究表示，尚不确定水合物对甲烷排放的贡献有多大，而不是其他来源，例如多年冻土融化时有机物的分解。
克里尔和斯德哥尔摩大学的同事、大气化学家布雷特·桑顿冒险前往东西伯利亚北极陆架，观察该地区臭名昭著的排放现象。他们发现了甲烷通量，但没有沙霍娃研究那么高，他们无法将他们发现的直接归因于甲烷水合物。桑顿说，陆架的大部分区域太浅，不适合甲烷水合物存在。他说，陆架排放的更可能罪魁祸首是通过裂缝和海底多年冻土融化逸出的甲烷。这种区别意味着甲烷水合物比一些人担心的更稳定。“到目前为止，还没有人表明来自水合物的 CH4 [甲烷] 正在到达今天的大气层，”桑顿说。“我们（和其他人）已经看到 CH4 从海底来源到达大气层，尤其是在东西伯利亚北极陆架上，以及其他地方的少量。这些是水合物衍生的吗？也许是，也许不是。”
钻探水合物以开采能源可能会改变这种等式。钻探并将甲烷输送到海面可能会将气体释放到大气中。通过管道运输也可能如此。这些类型的来自天然气资源生产和运输的泄漏已被充分记录在案。探索甲烷水合物生产的国家仍在尝试正确设计油井。毕竟，甲烷水合物在很大程度上是造成腐蚀旨在阻止 2010 年深水地平线漏油从海底升起的围堵罩的原因；粘稠的混合物堵塞了旨在将泄漏的石油输送到上方等待的油轮的围堵罩和改向管道。开采融化的多年冻土层中的甲烷——这不一定意味着甲烷水合物——也会在生产常规天然气方面带来类似的风险。
相关的问题是，为了燃料而消耗甲烷水合物是否对环境负责。甲烷是一种强效温室气体，其气候变暖效应比二氧化碳（全球变暖的主要驱动因素）更强。燃烧更多的甲烷会延续燃烧化石燃料的麻烦。像日本这样的国家将甲烷水合物视为减少对进口燃料依赖的一种方式。印度是另一个进行现场测试的国家，希望为能源饥渴的次大陆供应能源。美国可能很快也会开始利用其在阿拉斯加北坡的自身资源，美国实际上参与了世界各地的每一个现有项目。
科莱特警告说，目前“我们仍然主要处理的是研究问题”。商业化尚无保证。一些水合物将因技术限制而无法开发，另一些则因为从海底提取它们的经济成本太高。日本和中国进行的有限测试仅旨在衡量储层对钻孔穿透的反应，以及油井对减压水合物在提取时的反应。潜在的北坡测试将揭示储层的物理特性可能会如何变化，以及气体逸出的速度和压力——所有这些都是设计良好生产井的关键数据。
如果最终开始生产，那将为世界的能源结构增加另一种化石燃料，而人类已经将地球烘烤到超出其应对能力的地步。科莱特比以往任何时候都更频繁地面对来自印度研究人员和媒体关于甲烷水合物开发可能对印度环境造成的压力的质疑。对话远远超出了资源的技术可生产性。“天然气水合物与其他化石燃料具有相同的影响，”他说。“这变成了一个社会讨论。”