人们曾认为陆地上没有可开采的氢气。大错特错！现已探明大量富含这种清洁气体的矿层。”氢时代“还远吗？
它不像石油那样如喷泉般有力地喷出；它不像天然气，与空气接触会产生橙色火焰；它也不像煤矿，漆黑一片。
无色，无臭，无声，极易挥发，地下氢气一直未引起人们的注意，地质学家甚至一度认为它们不存在。”它实在太不起眼了，如果不是专门去找，放在眼皮底下都发现不了。”法国石油与新能源研究院（IFPEN）地质学家埃里克·德维尔（Eric Deville）解释道。但现在，一切都表明，陆地之下蕴含着大量氢——更准确地说是氢气（H2），并源源不断地向外释放。
谁没听说过氢气燃烧只产生纯水的无上优点呢？又有哪个生态学家没有在内心深处幻想过利用这种化学元素为交通、工业提供动力，乃至创建一个全新的人类文明呢？
然而，这些梦想最后全在一个无法回避的现实问题面前化为泡影：虽然地球上氢元素无处不在，但都不是适于开采的形态。自然界似乎不存在纯氢，氢原子总是与其他原子结合，形成水（H2O）或碳氢燃料之类的化合物，我们只有使用代价高昂、污染环境的手段才能把它们提取出来。
每年有近7000亿立方米的氢气被用于工业生产，其中96%来自对煤炭、天然气和石油深度处理，其余来自难度颇高的水的电解。鉴于这一状况，业界略带不屑地把氢视为一种"能量载体"(energy vector)，就像电力那样。
而现在，许多线索证明氢气是一种自然产物，换言之，它本身即是一种能源，尽管其储量还有待评估。
超能量元素
为此，近10年来，一些地质学家、地质化学家和石油工程师走遍全球，不畏艰险，到处探寻这种往往不知来历的气体。他们带着探测器，拿着地质图，寻找这些宇宙间最小、最轻、最难以捕捉，但单位重量能量最多的原子——其能量密度是天然气的2.5倍。
一种可能的未来能源就此崭露头角。这是一个特殊的时刻。有人兴奋，有人忐忑，有人认为这是人类文明的希望，有人则担忧这只是一场空欢喜。总之，人们对将来的看法不一。
重度污染环境的生产过程
目前的氢气生产对于地球来说是个灾难。人工制氢主要是通过对化石能源的精炼，因此生产1吨氢气，会释放大约10吨二氧化碳！当然，科学家也在开发其他技术，如通过可再生能源对水进行电解，或借助基因改造过的绿藻。另一种选择：在工厂里模拟能够产出氢气的地质过程。还有一种办法，就是回收“次生氢”，也就是那些在化工流程中产生却未得到利用的氢气，或是成千上万吨炼钢残渣自然释放出来的氢气。
此外，投身氢能源开发研究的人也是五花八门，既有严肃谨慎的专业人士，也有彻底的投机分子。"目前还无法对天然氢能源抱以过高期待，不管是储存量，还是提取技术和使用方法，我们掌握的信息都太少了。"法国原子能与可替代能委员会(CEA)能源新技术负责人保罗·卢谢斯(Paul Lucchesse)如是说。
但是我们仍然可以想象，没准一个世纪以后，全人类会纪念今天这一起步时刻。因为"天然氢气很可能是我们能够从地球深处开采出来的最后一种流体能源"，埃里克·德维尔指出，也即能够支持现代社会运行的最后的燃料，而且这次的特点将是持久、清洁。
这段历史究竟是如何起步的?关于天然氢气存在的最早的可靠证据出现于1970年代，来自海底。这些探测于1997年得到了细化，这要归功于法国海洋开发研究所(IFREMER)，该所的海底机器人当时在对亚速尔群岛以南、水下2300米大西洋海脊上的"黑烟囱"进行勘探。"我们追溯甲烷的来源，以确定这些海底热泉的位置。这时偶然发现了富含氢气的热液……"曾任职于该所的让—吕克·夏鲁(Jean一Luc Charlou)回忆道。数年过去，这个法国团队沿着大西洋海脊发现了7个天然氢气逸出点；与此同时，美国、俄罗斯和日本科学家在别处也有发现。"这显示出这一现象的普遍性。"让-吕克·夏鲁总结道。
他随即解释了这一现象背后的机制。很简单，在这个地幔与海洋交汇的地质活动极为活跃的区域，地幔中的铁与海水接触、氧化，从而产生氢气。短暂、偶然的反应?"10年后我们回到同一地点，氢气仍在以同样的速率喷出。"他继续说道。最近的计算结果表明，这些地方能持续供气至少2.5万年。
在这一认识阶段，氢气便成了一种与地质活动紧密相关的、持久的自然资源。只是在地质学家看来，它仍是来自海洋深处的稀罕物，很难开发利用。
不过也有一些勘探工作在陆地上展开，寻找与海底高温高压区域相似的环境。法国石油研究院的一支勘探队于2008年开始了一场环球勘探。"以前发现了陆地氢气井，最多也就是成为当地的一个奇观，或仅在很小范围内发布科学调查报告。"法国石油与新能源研究院(IFPEN)的地质化学家瓦莱里·波蒙(Valerie Beaumont)介绍道，“我们对这一现象在陆地上的规模，及其规律全无了解。”
1980年代，英国勘探队在阿曼的高品质泉水中测到了氢气。在现场可以很明显地看到有小气泡升上水面：水中氢含量超过了80%！在菲律宾的三描礼士省(Zambales)，当地居民个个都知道"永恒之火"(LosFuegos Eternos)，那是由来自地隙的甲烷燃烧生成的。“不经意地往一道裂隙上一坐，我被着实烫了一下。那是一个氢气喷口，所以燃烧时的火焰是无色的。”埃里克·德维尔笑着回顾道。
陆地上哪里能找到具备类似深海极端条件的氢气源
地质学家还在土耳其南部的一处旅游景点进行了考察，古罗马作家老普林尼早在公元初年就描述过这里的地火。同样，甲烷也是其长期燃烧的原因。不过，令人惊讶的是，这些地隙也释放出氢气，它们的光芒也长期被甲烷所掩盖。
思路逐渐明确。在其指导下，法国勘探人员与图卢兹地球科学环境实验室的研究人员在新喀里多尼亚的普罗尼湾果然又发现了一处新的氢气源。现在，他们已将目光投向了意大利、葡萄牙、新西兰等国的类似地区。
大量的排放
可以得出初步的结论了：不管在海底还是陆上，都有大量氢气产自地下。其次，形成这些氢气的热力学条件极为多样，令人难以置信；不管是300℃以上还是100℃以下，不管是在海底还是在淡水中，不管是在酸性还是在碱性条件下，都发生着能够产生氢气的反应。
这一多样性令实验室里的地质化学家们颇感兴趣。“我们对参与反应的各种成分进行分析，尤其是在低温环境中产生反应的那些成分。”里昂地质实验室的穆里尔·安德烈亚尼(Muriel Andreany)介绍道。“我们期望确定产生氢气的不同的地质条件，从而发现潜在的气源。”
惊喜并未就此止步，因为俄罗斯地质学家又提出了一个不同寻常的理论。2011年弗拉基米尔·拉林(Vladimir Larin)和尼古拉·拉林(Nikolai Larin)父子联系了法国石油与新能源研究院，他们率领的团队声称在离莫斯科几百千米的地方发现了氢气源。问题是该地处在一个前寒武纪的稳定地块上，这种古老的地质层理论上不具备任何生成氢气的条件。
勘测出错了吗?抱着万分怀疑的态度，法国团队带着仪器亲自来到现场。结论令人大跌眼镜。“我们测到了氢气，和俄罗斯人一样。”埃里克·德维尔证实。“我们的数据纠正了人们对氢气的错误判断，打破了地质学家的偏见。”尼古拉·拉林高兴地说道。
然而这些发现并没有说服所有人，尤其是学术研究人员，例如图卢兹地球科学与环境实验室的克里斯托夫·莫宁(Christophe Monnin)，他“期待这个法俄团队在同行审议的学术杂志上公布他们的发现，而不是通过新闻通稿”。“他们的勘测有点简单化，充满了不确定性。”意大利国家地球物理与火山学研究院的气体专家朱塞佩·俄迪普(Giuseppe Etiope)批评道。
虽然遭受了激烈的批评，但法俄团队并不退缩：他们的的确确在俄罗斯大平原上探测到了氢气源。氢气来自一些2到3米深的洼陷。这些诡异的"大洞"直径从100多米到几千米不等，周边泛着黄色，人们迄今未能合理地解释它们的存在。氢气很有可能是破解谜团的关键：可能正是氢分子与岩石起反应，导致了这些地陷。
被破坏的土壤
树木、小麦、青草之所以难以在这些“怪圈”周边生长，“很显然，是因为氢气破坏了这个肥沃地区的土壤”，埃里克·德维尔表示。
在卫星照片上可以看到，数千个怪圈沿着古老的断层，从莫斯科一直排到哈萨克斯坦。考虑到这种地质构造的普遍性，这项发现大大拓宽了氢气源可能存在区域的范围。
“这样的洼地在美国东海岸星罗棋布。”埃里克·德维尔介绍道“我们去了北卡罗莱纳，在那也探测到了氢气。据我们所知，这在当地还是第一次。而且令人震惊的是，与这些构造毗邻的大学里就有世界上最优秀的地质学家！”
氢气“怪圈”
美国东南部卡罗莱纳湾（Carolina Bay）的卫星照片清楚地
拍下了一个个环形凹陷，这是氢气源的标志性形状
法国和俄罗斯的这些专家既不是第一批也不是唯一一批在大陆上寻找氢气源的人。加拿大多伦多大学的芭芭拉·舍伍德·罗拉(Barbara Sherwood Lollar)多年来跑遍了加拿大和南非的金矿或钻石矿，以探测氢气的存在，这种极易爆炸的气体被怀疑是一些矿难的罪魁祸首。另外还有一些意外发现。2012年春天，一个加拿大天然气公司声称，在距离马里首都巴马科60千米处的一片含水层中，打出了一个纯度高达98%的氢气井。20年前，那里的人们曾为找水而打过一眼井，但因发生了气体爆炸而将其封填，爆炸应该就是氢气引起的。
这些大陆稳定地块究竟通过什么样的地质机制制造出氢气?这依旧是个巨大的谜团。但不管怎样，这些发现终结了西方地质学家长期以来的一个认识盲区。“我们以前只顾盯着碳氢化合物和二氧化碳了。”埃里克·德维尔评论道，“但是我们的俄罗斯同行，以及在他们之前，原苏联的同行，早就注意到了这些氢气源，他们留下的丰富文献可以为证。世界上最深的钻井在科拉半岛，1980年代就发现有氢气逸出，工程师们立刻就进行了开采。反观西方世界，我们仿佛生活在两个不同的星球上!”
“我们疏忽了，我们没有意识到这一问题，氢气开采以前不在岩相学教育内容之列。“法国格勒诺布尔地球科学研究院研究员法布里斯·布鲁内(FabriceBrunet)补充道，“现在人们大概会意识到氢气无处不在。”
无处不在，但是具体有多少呢?这个问题对于工业家们来说至关重要。一些科学家放胆对局部流量进行了估测：在海脊上，每个直径40厘米的出气孔每天释放2700立方米氢气。研究中的一处俄罗斯“环井”每天大概释出21000立方米氢气一一约相当于一个页岩气井的日产量。但大多数“环井”每天只释放50立方米氢气，没有任何开采价值。
氢气开采面临三个挑战
从多深的地方采集天然氢气？存在可开发的气层，抑或只是一个持续的氢气流？应该打碎岩石吗？现在回答这些问题还为时过早，但氢气的特殊性质已经让人们开始思考在未来的开采中，我们将会面临的种种挑战了。
*：此处有误，氢气在空气中的爆炸极限应为4.0％～75.6％
呈上升趋势的市场
逸出的氢气极为分散，所以很难测得它们的流量。“我们实际上对它们的流量和储量毫无概念。”朱塞佩·俄迪普揶揄道。更不用说如何开发这些氢气源了。
因此，这种自然资源究竟能在多大程度上改变人类社会，现在还是未定之天。天然氢气能为整个星球、为其几十亿辆汽车提供能源?抑或仅能作为人工制氢的一种微量的补充?谁也说不准。
"2050年后再约"一一或许会有人刻薄地讽刺。但埃里克·德维尔仍充满信心:“这一探索并不像它看起来那么超前。目前全球的氢气需求(用于生产氨、甲醇、塑料，提炼重油)已经达到天然气消耗总量的四分之一。而且这个市场仍以每年10%的速度继续增长，世界越来越需要氢气！”“氢时代”会很快到来吗?
燃氢汽车成为现实
2014年12月，丰田在日本推出了它的第一款量产燃氢汽车。同样，本田、宝马、现代均在开发面向大众的燃氢汽车。可把氢转换成电的燃料电池的最新进步能够作为这股浪潮的注解。事实上，一些技术及经济障碍已被克服，如必要且昂贵的催化剂铂的使用量已降为当初的十分之一，长期使用后电池膜电阻上升的问题也得到解决。而随着压力可达700个大气压的氢燃料箱的出现，氢的储存也不再是个问题。这一切使得燃氢汽车的前途一片光明：600千米以上的续航里程，几分钟即可完成充氢，这些新型汽车将成为传统电动汽车的有力竞争对手。
