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马里亚纳海沟深10862米,水还是液态吗?会被压缩成固体吗?

在陆地上,前苏联曾经挖了一个科拉深坑,深度为12262米。在挖掘科拉深坑时,挖到一定深度后,温度会变得非常高,大概每下降100米,温度升高2摄氏度。在最深处,温度超过了300摄氏度,导致挖掘科拉深坑的钻孔经常被高温损坏,不得不投入大量资金购买钻头。

然而在海洋中,也存在一个万米深的地方,这就是马里亚纳大海沟,它是由于亚欧板块和太平洋板块俯冲而形成,这里的深度大约为1万零862米。但是它的温度和马里亚纳大海沟差别巨大,只有2度左右。

为什么同样是万米深度,一个是超300摄氏度,一个却只有2度呢?

马里亚纳大海沟

1960年,科学家乘坐里雅斯特号深海潜水器,成功下潜到马里亚纳大海沟进行考察,考察结果显示,这里的水压高达1100个大气压,在没有保护的情况下进入到这里,就像是被压在山脚下一样,很可能把人的脊椎压断,因此很多生物都无法在这里存活。

除了较强的大气压外,这里的温度非常低,只有大约2摄氏度,至于温度低的原因,科学家介绍说:海水温度的变化并非是线性的,而是随着深度的增加,温度下降的幅度越来越小,这样即使在万米深的海域中,温度也没有低于0度,因此马里亚纳大海沟的水仍可以保持液态形态。

我们知道,在压强较大的地方,可以把气体,液体压缩成固体,比如:木星内部的地核,由于压强过大,导致氢被压缩成了金属氢。

根据水的相图,想要把水压缩成固体,不同温度下需要的气压不相同,大约1000-100000大气压,如果达到1千万大气压,液态水将会变成金属水。而马里亚纳海沟由于压力不够大, 仍旧以液态水的形式存在。

但是在马里亚纳大海沟的海底热泉口附近,水以超临界水的形式存在。

在海底热泉口的烟囱里,这些热泉会将地幔层中的高温物质喷出,导致海底热泉口附近的温度达到300-400摄氏度。

在这么高温的环境下,水并不是以气态形式,而是以超临界水存在,在这里,水的液态和气体没有区别,而是完全交融在一起,呈现高温高压下的流体状态。

马里亚纳海沟的生物

一般情况下,超过万米的海底很少有生物生存,这是因为生命的活动需要依赖能量,而大多数能量都来源于太阳光线。

由于海水隔绝了大多数光线,导致海底植物无法利用光合作用生产能量,以至于海底的生物只能依靠海洋上方飘落的碎屑以及浮游生物为生,但由于大多数碎屑和浮游生物都无法飘落至此,所以马里亚纳海沟的生物非常稀少。

然而,科学家却在海底热泉口附近,发现了大量的生物,这些生物的能量究竟来自于哪里呢?

其实,这里的生物依赖能量的方式并不是光合作用,而是热泉口附近高浓度的离子浓度差

英国科学家彼得.米切尔介绍说,生物生产能量的过程,和水电站原理差不多,都需要落差,当上游的水到达的下游时,巨大的冲击力会带动水轮机转动,从而产生电能。

而生物使用的并不是水位差,而是浓度差,科学家在细胞里发现了产生能量的地方:线粒体,它的膜只有5纳米厚,当膜两侧的氢离子浓度差极其显著时,以至于跨越5纳米的厚度,电压的差别就有150毫伏,而这就是能量的来源。

后来,科学家真的观察到了这种物质的存在,而且它们的工作原理真的和水电站非常相似,有一个类似于”水轮机“一样的结构,当细胞膜两侧有较高的浓度差时,会带动它的转动,从而生产能量。

马里亚纳海沟虽然大多地方生物稀少,但在有热泉口的地方,由于具有高浓度离子差,可以为生物提供能量,因此在海底热泉口附近存在着大量的生物,要知道这里温度高达300-400摄氏度,并且具有强酸强碱,按理说这里应该不会有生物生存,但科学家却发现这里生机勃勃。

目前科学家普遍认为:海底热泉口就是地球生命诞生的地方。

总结

马里亚纳海沟虽然海水温度低,海水压力大,但这里的水并没有以固体的形式存在,仍旧是液态,但在海底热泉口附近,马里亚纳海沟的水又会以超临界水的状态存在。

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