科学探索菌
自然是液态的,但有一部分的海水,可能是比较特殊的超临界水,我们都知道正常的条件下,水的沸点为100摄氏度,当它达到100摄氏度的时候,就会蒸发变成气态水。
但水的沸点并不是不变的,它会随着环境的变化而降低或者升高,那么马里亚纳海沟的压强,大约相当于1000多倍的标准大气压。
气压高就意味着海水的沸点高,科学家们经过计算认为,这里的海水如果要沸腾,至少需要达到374度才行。
但由于马里亚纳海沟是地球地壳的最薄弱处,这里极其接近地幔,而地幔正是岩浆的发源地,所以马里亚纳海沟附近的区域很热,其海水的温度甚至可以超过400摄氏度以上。
那么在如此高温的环境中,海水就会变成一种超临界状态,而这种状态之下,水的液体和气体没有任何区别,因为此时它们已经融为一体,变成了一种高温高压的特殊流体存在。
另外由于超临界水的温度很高,它会不断的从海底岩石当中喷发出来,而喷发的过程中会溶解岩石中的一些物质。
这些物质实际上为生命的存活,提供了有利的基础,因为这些喷发的物质当中,有许多氧化硫杆菌,而氧化硫杆菌是许多浮游生物的食物,于是大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米的食物链就形成了。
所以在一些海底火山周边区域,经常会有很多小的海洋生物出没,这些海洋动物从某种角度来说,就是因为超临界水而存在的......
种植恒星
马里亚纳海沟可不止1万米深啊,那是一个陆地上生存的同学们绝对想象不到的世界。
1万米以下的水仍是液态,因为有人到达过,亲自测试了
马里亚纳海沟的最深处,名字是查林杰海渊。1995年,日本海洋科技中心“海沟号”无人潜水器对其进行了第一次完整的测量。由于深海中光波及无线电波均无法应用于通信,“海沟”号采用光缆通信。操作人员在母船上对“海沟”号进行操作。“海沟”号进行了试样采集及拍摄等考察活动,最后将一块书有“海沟”字样的纪念碑树立在海底。
至今为止,直到目前,全世界只有三位深海探险者(瑞士工程师Jacques Piccard、美国海军上校 Don Walsh、大导演James Cameron),完成了这个看似不可能的史诗之旅:成功探底11000米深的最深海底。客观的说,还不如登上月球的人类个数多。
深海的环境和温度如何?
深海之所以让人望而却步,在于它巨大的水压。陆地上的同学们,身上承受着1个大气压的压力,相当于一平方厘米的面积上承受1.034公斤的压力。马里亚纳海沟最深的地方海水的压力相当于1100个大气压。当你在马里亚纳海沟底部行走时,你身上等于压上了275000个人的重量。
而在马里亚纳海沟永恒般黑暗而安静的世界中,温度只有2℃。对于人类来说,这里不比地狱的环境舒服多少吧。
沸腾的海底也是存在的
当然,不是所有的海底都是如此高压、黑暗、寒冷,是生命望而却步的深渊。
受到地热和海底火山等的影响,海洋底部有热液喷口的存在。在这些热液喷口的周围,水温颗高达380℃,这是一种特殊状况,被称为超临界水。当海底温度、压强达到临界点后(T≥374.3℃,P≥22.1MPa),海水将处于特殊状态,此时的液态水和水蒸气将融合在一起,成为一道热泉。
海底热泉的出现,同时也带来大量的硫化氢和硫酸盐类。硫化细菌可以通过化学能进行有机物合成作用,为没有阳光的海底,带来一片对于海洋生物来说,难得的深海生命绿洲。
哥斯拉在哪里?
按照生态学的观点,一个完整的食物链中最重要的就是自养型生物,简单的说就是绿色植物以及微生物群落等,它们可以通过日光能进行光合作用生成有机物,满足自我生长繁殖的同时,顺便提供免费的午餐给异养型生物。
深海这些都一无所有。当然对于只吃核辐射的哥斯拉等狂暴巨兽们,这都不是事,现不现身,就看它们的心情啦。但愿人类好运吧!
猫先生内涵科普
位于北太平洋西部海床马里亚纳海沟是地球上最深的地方,其中-11034米的斐查兹海渊是地球海拔最低点。
目前为止只有1960年的“的里雅斯特号”载人深潜器和2012年的“深海挑战者号”载人深潜器短暂到达过马里亚纳海沟最深处,总体而言人类对马里亚纳海沟的了解还是很少很少的。
地球的海洋是由液态水组成的,-11034米的马里亚纳海沟深处仍然是液态水,好莱坞导演卡梅隆在2012年时乘坐“深海挑战者号”用了两个小时才下潜到马里亚纳海沟深处,当时测量的海底温度是4℃,压强为1100个地球大气压,事后卡梅隆评价马里亚纳海沟深处是“地球上最接近另一个星球的地方”
实际上马里亚纳海沟的温度是严重两极分化的,在4℃的低温附近可能存在着300℃到400℃的海底热泉,毕竟那里是地球上最深的地方,那些由海底火山构成黑烟筒附近温度远远超过卡梅隆测定的4℃,但总体而言马里亚纳海沟还是一个又冷又黑的地方。
正常大气压下的液态水在100℃时就会变成水蒸气散发开来,而在1100个大气压的环境下,海底火山周围的海水处于液态水和水蒸气的混合状态,目前的生命起源假设中就有一种说法认为地球的原始生命诞生于类似马里亚纳海沟深处的海底热泉附近,靠着海底火山从地球内部带上来的硫化氢和硫酸盐类过活。
宇宙探索未解之迷
是液态,温度大约在2摄氏度左右。
马里亚纳海沟是全世界最深的海沟(最低点位于其中的斐查兹海渊,深度达11034米),因此海沟底部的压力也是非常高的,相当于1100个大气压左右,我们人类要是进入这样的环境,那就是瞬间死亡。
虽然海底的压强非常大,但这并不意味着高温,至少对于水这种物质来讲,想要通过增加压强的方式来使得温度明显变化,那是极为困难的。
对于海水温度来讲,其主要来源是太阳辐射。但随着深度的增加,海水能接受到的太阳辐射就会越来越少,因此受太阳辐射明显变化的,一般都是深度1000米以上海水层。而在1000米以下,海水温度变化就变得越来越平缓。
一般在中低纬度间的海水温度,我们可以分为三层:混合层、温跃层、恒温层,其中恒温层大概就是深度在1000到2000米以下的海水层,它们的温度处于1到6摄氏度之间。
不过海底的水温并非处处均匀,有些地方甚至能达到数百摄氏度,它们所在的地方就被称为海底热泉,顾名思义就是海底喷出的热流,虽然温度很高,但对周围水温的影响范围并没有多大,因此海洋深处的平均水温都是维持稳定的低温。
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赛先生科普
美国著名导演詹姆斯卡梅隆在2012年3月只身一人潜入到马里亚纳海沟10929米深处。这是人类历史上第二次载人潜水器探底马里亚纳海沟。在返回海面后,詹姆斯卡梅隆不无感慨的说:海沟极其荒凉,黑暗,这里是地球上最像外星球的地方!
图示:卡梅隆乘坐深海挑战者号下潜马里亚纳海沟
马里亚纳海沟最深的地方是斐查兹海渊,深度为11034米,詹姆斯卡梅隆下潜的地方只比最深的地方浅105米。这算是已经非常接近海沟的最深点了。这里的海水压力相当于大约1100个大气压,然而这里的海水仍然是液态的,温度只有2℃。这里是一个高压,低温、黑暗的世界。这里并非大家想象的那样高压、和高温并存。
图示:马里亚纳海沟
卡梅隆下潜的马里亚纳海沟海底没有海底火山和海底热液喷口,因此海水的温度很低。然而在一些极少数的海域,受到地热的影响,海洋底部有热液喷口的存在。在这些热液喷口的周围,水温颗高达380℃。在正常的压力下,水在100℃的时候就会沸腾。然而这里是万米深的海底,水压是地球标准大气压的1000倍以上,因此即使是水温早已远超出了正常水的沸点,这里的海水还是不会沸腾的。
海底的热液喷口是海底生物赖以生存的能量获取地点。它们就像太阳一样为海底生物提供着生命所需的能量。
图示:深海热液喷口
因此,在马里亚纳海沟深度1万米的海洋底部,那里虽然海水压力极大,但是海水还是液态的;这里终年见不到阳光,海水的温度只有几摄氏度。只有极少数受地热影响的海洋底部,水温可高达300℃以上,但由于海水压力的影响,水还是液态的。
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我就是兔斯基
是液态水,水温的分布是不均匀的
马里亚纳海沟究竟是咋回事?
马里亚纳海沟是我们目前已知的最深的海沟,它的深度可到达11034米的程度。它位于太平洋板块和菲律宾板块的交界处。在它的底部的压强可以达到1071.8个标准大气压。
海底的水温分布不均匀
那到底是不是水呢?答案是:确实是液态水,海水的温度是有关系的,不过深度达到1000米之后,这个起伏变化就极其的微小了。随着深度增加,水温会一直下降,大概会在4度左右。
所以,可能很多人会寻思什么没有变成固态或者其他之类的?因为像木星的内部就是液态金属氢。这里主要是因为水,压强增大对于它的改变并不大。所以,它还处在液态。
不过海底有一种叫作海底热泉口,会往外喷400度左右的水。这也是近些年才发现的。
可能你要问,100度的水不是开了么?实际上,水的相变其实远比我们学到的复杂,在400度时,它会呈现一种特殊的状态,但它还是流体。
对于海底热泉口的发现,让我们对生命的起源的认知有了帮助。目前生命起源假说中就有海底热泉口假说,而且还是主流的假说。正是,海底热泉口的存在,导致海底的温度其实是不均匀的。
可能你要问,你口说无凭,又没有真的去看过。我确实没有,不过有个特别有名的导游卡梅隆,他亲自去拍过照片。除了他,其实有几个国家都曾经派遣科考队前去探索过。
钟铭聊科学
马里亚纳海沟是目前世界上已知最深的海沟,最深可达—11034米。那么在那么深的地方水还是液态吗?当然,水当然是液态,即使在那么深的地方压力是那么的强大,但是水分子的性质是及其的稳定的,液压机就是利用的这个原理。
1960年美国海军用法国制造的“的里雅斯特”号深海潜水器,创造了潜入海沟10911米的纪录,马里亚纳海沟的海低温度一般为2℃左右,但是也有的海域受地热的影响,温度可高达380℃左右。
地热就是海底火山,水流进火山裂缝,温度被极速升高变成高温气态。而后从裂缝中再次喷出来,这时高温气体的温度会被周围的海水吸收中合重新变成液态。如此反复,海底的温度就变的非常的高。更令人不可思议的是,在这种温度下居然还存活着小鱼和小虾。
水的沸点其实与压力有关,在我国青藏高大气压稀薄,水只能上升到84℃~87℃就被蒸发了,而在珠穆朗玛峰水的沸点只有73.5℃。这说明在高的地方是烧不开水煮不熟饭的。
而在深一万米多的海沟里,可以想象得到,大气压是非常强大的。所以水的沸点是非常高的,不像在地面一样水最高加热到100就蒸发了,而在深一万多米的海底,水的温度则可以达到很大很大。所以说:在海底可以把东西煮的彻底熟透了。
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时间史
1万米深海的水自然还是液态的水,不过也存在一些特殊状态的水,可以说物质状态处于液态和气态之间,即超临界状态的水,温度可以达到400℃以上。
深海处压力十分大,但是液态的水由于性质比较稳定,海底的水压也不能破坏液态水分子的排列方式,深海的水就保持液态。深海由于阳光无法达到,温度很低,接近零度,由于海水和海底的摩擦,以及深层海水和表层海水之间的热量传递,深海水接近却不能到达零度。不管是从压力还是温度上说,1万米深海的水还是液态。不过海底环境比较复杂,虽然整体温度比较低,但是由于海底火山等的活跃,使得一些区域的海水温度很高,由于海水压力也很大,这些海水就成为超临界状态。
液、气两相呈平衡状态的点叫临界点,在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力,海水的临界温度和临界压力分别为374℃和21.7MPa,1万米海底压力是超过了水的临界压力的,而海底存在很多板块裂缝,每年都会吞噬很多海水,但是地球内部的温度和压力很高,海水会被加热,可以轻易超过临界温度,最后又被挤压喷出来,所以海洋的海水不会因为地球这样吞噬而减少,同时这些水就因为压力和温度都到达了临界点,这些水就成为了超临界状态。科学家曾经探测到自然界存在的温度最高的超临界水达到了400摄氏度以上。
超临界状态的水溶解性较强,也拥有更好的可压缩性,所以现在发电机组都会用生产超临界水来推动汽轮机发电,同时超临界状态的水溶解性很强,可以将地球内部的很多化学物质带出,使得海底化学能细菌拥有充足的养分和热量供应,所以科学家认为海底热泉可能是地球生命起源的地方。
来看世界呀
基本上海水深度每下降10米,就会增加一个大气压。所以,马里纳亚海沟底部的压力足够有1000多个大气压。不过,即便压力如此巨大,海沟下面的水仍然是液态水。
由于阳光的穿透能力有限,所以500米以下的海水深度,基本上就没有阳光可以达到了。而马里纳亚海沟有10000多米,所以更是没有阳光可以达到。故而海沟底部是一片漆黑,根本没有任何光明可言。而没有阳光,在加上压力巨大而缺少对流,所以这里的海水温度极地,虽然没有达到0度,但是也相差不远。阿凡达的导演卡梅隆先生增加独自一个人驾驶潜艇到达过马里纳亚海沟底部,他所看之处除了荒凉和黑暗之外,并没有其它东西。这里没有任何生命,就像是孤寂的宇宙中一样,充满了荒凉的感觉。
水有固态、液态、气态和超临界流体四种状态。在正常的大气压下(一个标准大气压),0度时水结冰,100度时沸腾。但是,这些理化参数却是随着压力变化而变化的。比如说沸点,大气压越高,沸点也越高。大气压越低,沸点也越低。不过不论怎么变化,水都以这四种状态存在。而通过查询水的温度-压力和各个态之间的关系图可知,1000个大气压、1-4℃左右的水,状态仍然是液态。
所以,别看马里纳亚海沟很深,但水还是水,没事变化。
科学探秘频道
马里亚纳海沟是地球上最深的地方,深度达到11034米深,整体宽度大约70公里,最深的地方位于斐查兹海渊。
大导演卡梅隆曾拍摄一个纪录片亲自驾驶下潜器下潜到10929米深的海底,下潜了大约两个小时之后在海底探测三个小时作用,海沟底部漆黑寒冷测得温度大约是4摄氏度。不仅寒冷而且高压,简单计算一下每下降十米大约是一个大气压强,那么马里亚纳海沟底部的压强达到1100个大气压大约是110Mpa。
阳光穿过海面最多也就作用到一二百米的深度,在这个层次有植物类可进行光合作用。继续往下没有阳光照射,温度会越来越低。到达海底大约温度是4摄氏度左右。如果海底有火山或者热泉,那么温度就不一样了,这里的热量来源就是地球给提供的了。
海底热泉周围的温度一般处在300~400摄氏度中间,有的地方会超过400摄氏度。有的人可能会问400摄氏度的水不早都成了水蒸气了吗?其实这是一种特殊状况,被称为超临界水。当海底温度、压强达到临界点后(T≥374.3℃,P≥22.1MPa),海水处于特殊状态,这个时候水在高温下膨胀的密度与水蒸气在高压下被压缩后的密度相等,这意味着此时的状态就是液态水和水蒸气的融合状态,性质也变得特殊。
海底热泉的出现会从地球内部带上来大量的硫化氢和硫酸盐类,硫化细菌可以通过化学能进行有机物合成作用,这样在没有阳光的海底,也有了类似于植物的生物链基础。一些滤食性动物也有了食物来源。
有生物学家认为海底热泉很可能是地球生命的摇篮,一切都是从海底黑烟囱起步的。