水真的只有固態,液態和氣態嗎?科學家在深海底發現了第四種水

對於水相信大家不會陌生,它是生命之源,地球早期的生命就是誕生於海洋,不管是簡單生命還是高級生命,其身體重要的組成部分就是水,比如人體組織中70%的成分是水,可見水對於生命生存的重要性。

地球是一顆水資源非常豐富的星球,表面的水佔到了全球總面積的71%,地底下的水可能。而在人類走進科技時代之後,科學家就開始了對水的研究探索,可能很多人覺得,水這種物質太簡單了,只要是學物理的都知道它是由兩個氫原子和一個氧原子組成的,而且它的三種形態轉化也比較簡單,沒有什麼可研究的價值,事實真是如此嗎?

事實上,這個世界上越是常見,越是認為非常簡單的事物往往都是非常神秘複雜而且具有很高價值的東西,比如我們每天都在打交道的時間,對於時間大家都不陌生,很多人也覺得時間沒有什麼研究價值。可事實上,直到目前科學家都不知道時間的本質是什麼,時間到底存不存在。

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當然,水是現實中必然存在的事物,可是我們對水真的嗎?很多人的認知裡對於水的形成只有三種認知,固態,液態和氣態,那麼水會不會有第四種形態?可能不少人會說了,水不是隻有三種形成嗎?上學的時候物理老師可是告訴我們,水只有固態,液態和氣態三種形態,怎麼可能會有第四種形態?

科學的魅力就在於此,它總能發現不可能存在的事物,總能不斷提高人們對這個世界的認知。水這種普通的物質,在正常情況下,它的確只有三種形態,這是沒有毛病的。可萬事萬物總有不正常的情況出現,如果是遇到極端異常的情況出現,往往就會有新的事物誕生,水也是一樣。

我們都知道,水在不同形態之間的轉化是由溫度來決定的,在一個標準大氣壓之下,水的沸點是100℃,只要水的溫度達到了100℃,它就會沸騰變成水蒸氣。可是水的沸點並不是一個固定值,它只有在一個標準大氣壓之下,其沸點才是100℃。

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如果大氣壓改變了,水的沸點也就改變了,比如生活在高原的人們煮水的時候只需要將溫度加熱到85℃,水就會沸騰,不用等到100℃,之所以會是這樣,那是因為高原地區的大氣壓低於一個標準大氣壓。由此我們得到一個結論:水的沸點跟大氣壓成正比關係,隨著大氣壓的不斷增加,水的沸點也會不斷增加。

所以,我們要尋找水的第四種形態,就需要去壓力特別大的極端地區,那麼地球上哪裡的大氣壓力最強大?可能很多聰明人已經想到了-深海。沒錯,要問地球哪裡的大氣壓最高,那一定是海底,而海洋中最深的地方就是馬裡亞納海溝,那裡的深度可達10000多米。

10000多米深的海底大氣壓是標準大氣壓的1000多倍,所以那裡水的沸點非常高,達到了400多攝氏度。可能有人會說,就算是馬裡亞納海溝水的沸點達到了400多攝氏度,可這裡不是非常寒冷嗎?海水還不是呈現液態?可事實上卻不是,這裡的海水呈現出了第四種形成:超臨界水。

水真的只有固態,液態和氣態嗎?科學家在深海底發現了第四種水


可能很多人都沒有聽說過超臨界水,它是指當氣壓和溫度達到一定值時,因高溫而膨脹的水的密度和因高壓而被壓縮的水蒸氣的密度正好相同時的水。此時,水的液體和氣體便沒有區別,完全交融在一起,成為一種新的、呈現高壓高溫狀態的流體。

從以上有關超臨界水的定義中,我們看到要形成這種水,需要滿足兩個條件,一個是高溫,一個是高壓。那麼馬裡亞納海溝高壓的條件滿足了,高溫哪裡來?要知道海底一般都是比較冷的,可萬事都有例外,馬裡亞納海溝的10000多米海底卻正好滿足了高溫的條件,這是怎麼回事?

相信大家都知道,地球內部是一個高溫的環境,越往深溫度會越高,而經過科學家的研究分析之後,發現原來馬裡亞納海溝的深處竟然是地殼最薄弱的地方。不僅如此,這裡還是最接近地幔的地方。

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在地球的內部結構中,地幔正是所有岩漿產生的地方,因此它導致了馬裡亞納海溝深處海水的環境溫度保持在高溫的狀態,甚至超過了400℃。因此在這樣的環境下這裡的海水自然會沸騰起來,再加上高壓的環境,使得沸騰的水不能直接變成氣態,而是出於氣態和液態的臨界狀態,這就是所謂的超臨界狀態。

這種超臨界水從地底冒出來,呈現出一種非氣非液的狀態,看上去就像是一股股煙霧一樣,這些“煙霧”中不僅含有大量的海水,還含有熔岩中的礦物質、微生物等,它們都是海底生物賴以生存的食物。

科學家通過超臨界水的發現和研究,對於地球生命的起源也有了的認知。科學家對地球生命的起源有了很多的猜測,有一種猜測是於地外,是彗星的撞擊帶來了生命的種子。可是的科學家則認為,地球早期的生命就是地球自己孕育而生的,而誕生之地就是海洋。

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超臨界水的發現讓科學家更加堅定了這種認知,有可能在地球早期的時候,海底有大量這種超臨界水存在,而正是這種超臨界水成為了生命誕生的溫床。科學家通過研究還發現,超臨界水還有兩個顯著的特性。一是具有強的反應活性(原版說極強的氧化能力)。將需要處理的物質放入超臨界水中,充入氧和過氧化氫,這種物質就會被氧化和水解。有的還能夠發生自燃,在水中冒出火焰。另一個特性是可以與油等物質混合,具有較廣泛的融合能力。這些特點使超臨界水能夠產生奇異功能。



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