马里亚纳海沟有1万米深,那1万米深处的水还是液态的吗?

珠穆朗玛峰是世界上的最高峰,其海拔高度为8848米,是世界第一高峰,既然有世界最高点那肯定是也有最低点了!

一般现存海洋的平均深度都在3千米以上,4千米以下,但是世界上却有一个地方,其深度竟然高达10,000多米,这个地方就是马里亚纳海沟的勇士1号深渊,也就是说这个海沟深度可以放下一座珠穆朗玛峰。

深海世界,对于我们来说都是陌生的,而现在要讲的这个深海世界,迄今为止,只有三个人到达过!

马里亚纳海沟。

马里亚纳海沟,别称叫做玛利亚娜海沟,位于西太平洋靠近日本海域附近左右,全长大约2550千米,呈现弧形状,平均宽70千米.

它是世界上已知海洋中最深的海沟,经勘查可达6~11千米,由于那里处于完全黑暗状态,并且水压高温度低,含氧量也非常低,食物资源匮乏.

因此可以大言不惭地说马里亚纳海沟是地球上环境最恶劣的区域之一,也有着“挑战者深渊”之称。虽然随着我们人类深海勘探技术水平的提高.

但是人类也只能够探测到马里亚纳海沟海面下深达11000米的地方而已,不过这已经很了不起了,毕竟海底里面可怕的压强并且温度仅仅只有2℃(极少数海底受地热的影响水温可高达380℃)。

这些外界因素都让所有人望而却步,我们人类如果不借助潜水器的情况下,潜水的最深距离也只能达到332米。在2019年5月美国探险家维克托·韦斯科沃在马里亚纳海沟打破人类最深潜水纪录下潜深度10928米,这是我们人类历史上对于探索深海的一大进步!

最近对马里亚纳海沟探测掀起了一阵热潮,由于我们人类有深海潜水器的助力,所以科学家们能够在马里亚纳海沟的8000米以下的地区进行探测,而我们的深海探测器竟然在8000米深的海底发现了生命的存在。

科学家发现这种生命并不像微生物一样,是一种简单的生命,而是一种身体复杂的鱼类。要知道在8000米的海底可是具有非常高的压强,也是很多海洋生物的生命禁区,在这个区域内不应该有海洋生物的存在。

但现在的发现却打破了我们人类以往的认知,最重要的是深空探测器在马里亚纳海沟的海底、也就是1.1万米深处的地方还探测到一个持续的神秘的声响,有点像“吱吱吱”的摩擦声音,并且一直持续了20多天甚至到考察结束还没有停止。

一开始科学家们只是以为这个声响是海洋漩涡或者海底漏水而发出的声响,但后来发现附近根本就没有形成海洋漩涡的条件。

于是经过科学家再次侦听和分析,认为这是板块之间的摩擦,而马里亚纳海沟是板块俯冲地带,海底地质运动本身也非常活跃,因此科学家们怀疑马里亚纳海沟海底的板块在缓慢的移动。

日本距离马里亚纳海沟仅有200公里远,根据地理位置而言,日本可是处于危险地带,有可能来一场大地震都能让日本沉入马里亚纳海沟,与此同时日本还位于太平洋板块与亚欧板块交界处,地震非常频繁,这极大地加深了日本沉入马里亚纳海沟的可能性。

水的三态转换。

主要是由于在外界因素,比如温度、压强的影响下,水分子在空间的排列方式发生变化。

就像在我们常识中的在标准大气压下,温度超过100℃时,水就会沸腾,这时水的状态就由液态转化为气态,而当温度低于0℃时,水会由液态转化为固态。

而水的转换归根结底取决于两个因素:1.分子间引力倾向于使分子定向(有规则)排列;2.分子的热运动倾向于破坏这种定向排列。而温度越高分子的热运动越强,压强越低分子平均间距越大,引力作用也越不显著,这时水分子会比较自由的运动,而气体就是这样;

但当温度降低,压强增大时,分子间引力就会增大,而热运动则减弱,这时水分子就会呈现出比较有规则的排列,不过水分子仍有一定的流动性,出现这种情况就是液体;

进一步的降低温度的同时增大压强,水分子间之间的引力更大,热运动更弱,分子将呈现规则地排列在一起,尽管分子还有无规则的运动,但主要在某个固定位置(晶格)附近作较小幅度的振动,而没有明显的流动性,这种情况下的水就是固体。

每下降十米大约就是一个大气压强,简单计算一下,马里亚纳海沟深处大约为11000米,那么底部的压强就会达到1100个大气压(110Mpa)。

马里亚纳海沟深处的水依然是液态。

地球的海洋都是由液态水组成的,所以马里亚纳海沟深处仍然是液态水,只不过这种液态水有点不一样,是水的第四种形态,被称为“超临界水”。(超临界水:是指当气压和温度达到一定值时,由于高温而膨胀的水的密度和由于高压而被压缩的水蒸气的密度正好一样时的水,此时水的液体和气体是没有区别的,完全相融到了一起,成为了一种新的、呈现高压高温状态的流体)。

其实“超临界水”也是“液态水”,而形成这种水所需要满足高温高压。而海底一般都是比较冷的,虽然马里亚纳海沟的10000多米满足了高压,但是高温海底是怎么回事呢?

其实经过科学家们研究发现马里亚纳海沟的深处不仅是地壳最薄弱的地方,还是最接近地幔的地方。在地球的内部结构中,地幔是所有岩浆产生的地方,因此才导致了马里亚纳海沟深处的环境温度保持在高温的状态,甚至超过了400℃,于是就满足了超临界水所需的高温高压的条件。

至于马里亚纳海沟的温度,在2012年,好莱坞导演卡梅隆乘坐“深海挑战者号”用了两个小时下潜到马里亚纳海沟深处,当时测量的海底温度是4℃。

超临界水的发现让更多的科学家认为,在地球早期的时候,海底就有大量的超临界水存在,因此地球早期的生命是地球自己孕育而生的,而诞生之地就是海洋。

科学家通过研究还发现,超临界水有两个显著的特性:1.具有强的反应活性也就是极强的氧化反应;2.可以和油等物质混合,具有较广泛的融合能力。



马里亚纳海沟有1万米深,那1万米深处的水还是液态的吗?当然了,我可以很肯定的告诉你,那里的水还是液态的。

有朋友可能会说,你怎么这么肯定呢。马里亚纳海沟是地球上海洋最深的地方。目前马里亚纳海沟探测到的最深的地方大约是11,034米。科学家告诉我们。海水深度每增加10米,海水压力就会增加一个标准标准大气压。那么马里亚纳海沟最深的地方的海水压力就相当于1100个地球标准大气压。这么高的压力水不会变成被压成固体吗?

图示:深海海底

事实胜于雄辩。关于这个问题,咱们只用事实就能来解释这个问题。为什么会这么说呢?因为曾经有人下潜到过阿里亚纳海沟1万米深处。

2012年3月,美国好莱坞著名导演詹姆斯卡梅隆,只身一人下潜到马里亚纳海沟10,929米深处。这是人类历史上第二次载人潜水器堪比马里亚纳海沟。在返回海面后,詹姆斯卡梅隆不无感慨的说:“海沟及其荒凉黑暗,这里是地球上最像外星的地方。”

马里亚纳海沟最深的地方是斐查兹海渊,深度为11,034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,最起码这里已经超过了海底1万米深。这里的海水压力相当于1100个大气压。然而卡梅隆发现这里的海水仍然是液态的,温度只有2摄氏度。既然海水的温度是2摄氏度,那么海水当然是液态的了。这里是一个高压低温、黑暗的世界。

图示:詹姆斯卡梅隆下潜到马里亚纳海沟

海底1万米深处的水仍然是液态的不是固态的,那么有没有可能是气态的呢?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。然而在马里亚纳海沟的一些少数海域,受到地热的影响,海洋底部有热液喷口存在。

在这些热液喷口的周围水温高达380摄氏度。在正常的压力下,水在100摄氏度就会沸腾。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,因此即使水温早已远超过100摄氏度,这里的海水还是不会沸腾的。

图示:海底热液喷口

然而令人称奇的是,海底热液喷口的温度高达300多摄氏度,但这里是一些海洋生命以生存的家园。生活在这里的海底海洋生物从热液喷口获取能量来源。

因此在马里亚纳海沟深度1万米的海洋底部,虽然海水的压力非常大但不足以把海水压成固态的。这里终年见不到阳光,海水只有几摄氏度。而一些受地热影响到海洋底部,水温可高达300摄氏度以上,但是由于受到海水压力的影响,水还是液态而非气态。

图示:卡梅隆触底马里亚纳海沟

因此,马里亚纳海沟1万米深的地方,水还是液态的。对于这个结果,大家觉得意外吗?



地球是太阳系八大行星中,唯一一颗表面大部分被液态水覆盖的行星



然而尽管海洋覆盖了地球表面积的71%,但实际上它也只是一层“水膜”而已,因为地球海洋最深处的,马里亚纳海沟斐查兹海渊,海拔也才-11034米,而地球的半径是6371km,举个不太符合比例的例子,

地球海洋和地球半径相比,就好像包裹大白兔奶糖的那层“纸”,和大白兔奶糖相比一样。



在学生时期的某一节物理课上,我们第一次知道了物质的固液气三态(后来还学到了等离子态和中子态),而这三种形态最直观的表现,就是冰,水,和水蒸气。

那么马里亚纳海沟底部,承受着1000多个大气压的水会变成什么形态呢?

很遗憾,水在马里亚纳海沟底部,仍然保持着液态水的形态,因为1000多个大气压对水分子来说,还是太弱了。



尽管物理学家告诉我们,水分子是由氢原子和氧原子组成的,而原子内部99%都是空的,但不论是压缩分子还是压缩原子,马里亚纳海沟都不具备这样的条件,而且以目前的技术水平,人类也没办法把水“压到变态”。

从纯粹的科学角度来说,水其实远没有我们看到的那么简单,它也绝不仅仅只有三种形态。



根据目前的生命起源理论,地球上最早的生命起源于海底火山口附近,那里的海底热泉温度虽然高达400摄氏度,但那里的水并没有变成气态,而是在巨大的压强下呈现超临界态,也就是气态和液态的混合态。



1960年1月20日,迪里雅斯特号载人深潜器用了4小时43分钟,下潜到了马里亚纳海沟10916米的位置,在创造历史的同时,驾驶员皮卡德父子也测定了身边液态水的温度为2摄氏度,但由于太阳光无法触及这里,所以人类海渊底部的环境并不是很了解。



2012年,电影导演卡梅隆乘坐深海挑战者号,又一次下潜到了马里亚纳海沟底部,在探照灯的帮助下,人类第一次看到了这片海底世界,用卡梅隆的话来说“海底就好像另一个星球”

但不论海底情况怎样,液态水在那里都仍然呈现液态

尽管目前的人类科技还无法把水压缩到“变态”,但宇宙中其实是存在“变态水”的,准确来说宇宙中所有恒星的核心区域,都是变态水。



因为恒星核聚变反应消耗的就是氢元素,普普通通的氢原子,在恒星内部数千亿个大气压,以及数千万度的高温环境下,核外电子就会变成游离电子,深藏在氢原子核内的巨大能量,也会在高温高压环境中释放,而这种被人类称为“核聚变”的能量释放过程,在宇宙已经存在了上百亿年。

因此如果未来的人类拥有足够的科技,那么完全可以把水当作核聚变原料,只要把它倒进“高温高压”的环境中,引发氢元素核聚变反应,那么高达4%的质能转化率,就将让人类彻底告别能源危机。



在科幻电影《流浪地球》中,人类在“轻元素核聚变”的基础上又进了一步,研发出了“重元素核聚变”,也就是影片中的“烧石头”,但在现实生活中人类之所以用氢元素当作核聚变原料,就是因为氢元素核聚变释放的能量,要比触发氢元素核聚变所需要的能量多得多。

而重元素核聚变需要的温度和压力,要远远超过轻元素,强行营造出能让“石头核聚变”的环境,需要的能量要比重元素核聚变释放的能量还多,因此“石头核聚变”在现实世界是不可能出现的,它完全就是赔本买卖。



虽然马里亚纳海沟底部的水,和寻常的水区别不大,但那里的生物和寻常生物相比,就好像外星物种一样

由于这些深海物种长期生活在,高温且没有光的环境中,因此它们几乎没有感光细胞,和众多灾难电影渲染的“深海巨兽”截然相反,由于现实中的深海世界压力非常非常大,且食物极度匮乏,因此在那里生存的都是小型物种,哥斯拉或者超级章鱼并不存在。



不过话又说回来,由于技术的限制,人类目前对于深海世界的了解其实是非常少的,甚至人类对月球的了解,都要比对深海的了解更深刻。

因此在可以预见的未来,人类在深海世界一定会有更多的新发现,甚至有可能在那里彻底解开地球生命的诞生之谜。




一万米深处的水当然是液态的,因为水这种液体即使在更深处,它也是很难被压缩的。当密度在4℃时最大1000kg/m3,同时随着温度升高而减小 ,所以在一万米的深海它也只不过增加了5%的密度而已。况且它的温度始终保持在零上,最低也有1摄氏度,不存在低于零度固化的现象。

不一定,水在深海中是有很大概率凝结成冰的,但是由于水压的存在也很难保持固态

马里亚纳海沟有1万米深,那1万米深处的水还是液态的吗?温度是多少?

理论上只要压强足够,水是可以变为固态的;马里亚纳海沟最深处为11034米,一般情况下水温在4℃左右,水压是标准大气压的1000多倍,但这个压力下还不足以使水变成固体。
  马里亚纳海沟是地球上最深的海沟,在2012年,好莱坞导演詹姆斯·卡梅隆,就乘坐深海挑战号下潜到海底;在这么深的水下,压强高达10^8pa(100Mpa),是标准大气压的1067倍,也就是在每平方米的面积上,承受1.7万吨的重量,相当于一个指甲盖的面积上,承受1吨的重量。
  
  这么大的压强下,液态水分子之间的平均距离也受到了影响,水的密度增加大约5%,但还是呈液态,因为液态水在4℃时密度是最大的,所以深海水正常情况下保持在4℃左右,如果海底存在火山口除外。
  
  要想了解水的形态随着温度和压力的变化,我们需要水的三相图,水的三相图大致可以分为气态、液态和固态三个区域,三个区域的相交点就是水的三相点,落在273.16K (0.01℃),611.73pa。
  
  对于纵坐标100kpa,大致就是标准大气压的值,我们可以看到,在这条线上,0℃以下是固态,0~100℃为液态,100℃以上为气态。
  马里亚纳海沟底部压强高达100Mpa,温度4℃左右,从三相图中我们可以看到,这个压力和温度下的水为液态,而且此时固液态分界线向左有个凸起,也就是说温度稍微比0℃低时,水也是呈现液态。
  
  在三相图的上方均是固态冰区域,我们来看0℃的温度线附近,在632.4Mpa、272.99K(-0.16℃)时为固液交界点。
  也就是说,液态水保持在0℃左右,当压强施加到632.4Mpa后,水就可以变为固体,在地球表面,这样的压强需要大概70000米的水深;如果某颗行星拥有更大的重力加速度,那么需要的水深会小些。

作为地球上最深的地方,马里亚纳海沟最深处达11千米,世界上最高峰珠穆拉玛峰高8848米,那就是说就算是把珠穆拉玛峰拔出来倒插进马里亚纳海沟也填不满,可见这个深度也是“绝顶”的。
那马里亚纳海沟会像珠穆拉玛峰那样有很多人去探底么,答案肯定是否定的。因为马里亚纳海沟的大气压是标准大气压的1100倍,那里的水还是液态,温度也只有2摄氏度,人类根本无法直接进入。而那里的生物也极其稀少,因为普通的生物根本不适应这样的深海环境,而大部分的生物聚集在海底烟囱附近。



可能很多人会好奇,马里亚纳海沟的下面是什么呢,下面来分析看看:
马里亚纳大海沟的形成马里亚纳海沟位于亚欧板块与太平洋板块之间。这两个板块由于地幔层热对流的缘故,导致两个板块逐渐靠近并相遇。
当两个板块的厚度以及密度一致,那么它们会在力的作用下,逐渐拱起形成褶皱山脉,喜马拉雅山脉就是这样形成的。



但如果两个板块的厚度以及密度不同,那么密度较大的一方会滑入密度较小一方的下面。亚欧板块是大陆板块,地质厚,但密度低;而太平洋板块是大洋板块,地质薄,但密度高。所以,在地幔层热对流的作用下,太平洋板块不断滑入亚欧板块的下方,在两个板块交汇会就会形成海沟了。而马里亚纳海沟就是在亚欧板块和太平洋板块的相互作用下形成的。



尽管马里亚纳海沟虽然是世界上最深的海沟,但它仍然在地壳层的范围。
地壳是固体外壳,是属于地球表面的一小部分,地壳的厚度是不均匀的,地壳平均厚度约17千米,但大洋地壳和大陆地壳层存在着明显差异,大陆地壳层较厚,平均为40千米,甚至能达到70千米;大洋地壳层较薄,平均厚度只有6千米。而马里亚纳海沟深度,还没有到达地壳与地幔的分界线莫霍界面。




那马里亚纳海沟下方是什么?其实,马里亚纳海沟的下方,就是地球内部的构造。
马里亚纳海沟位于地壳层,地壳层的下方是岩石圈,这里的物质冰冷且坚硬,厚度约为60-120千米,岩石圈中含有多种矿物质,其中一些矿物质的晶格之中含有大量水,如尖晶橄榄石。
科学家发现,尖晶橄榄石广泛分布于岩石圈,它的含水密度非常大,大概100个矿物晶体分子中,就含有大约1.5个水分子。
除了尖晶橄榄石,岩石圈中的其他矿物质中也含有大量水分子,这意味着地球上大多数水被锁在了矿物质的晶格之中。



岩石圈下方是软流层,软流层位于岩石圈与地幔层交界处,由于地幔层是温度高的流体,而岩石圈是冰冷的固体,当这两个地质构造交汇时,冰冷的岩石圈会让地幔物质降温冷凝,而地幔层的高温也会融化部分岩石圈,因此形成了黏稠的软流层。



软流层的下方是地幔层,地幔层位于地壳深度大约是2600千米,地幔层也是造成板块运动的原因,地幔层的温度高,几乎所有的物质在如此高温下都会融化成流体,因此它可以流动。
由于地核处高温的作用,使得地幔层会发生热对流作用,在热对流的作用下,地幔层的物质会发生缓慢的流动,因此带动了上方地壳层的运动,这就是板块为什么会发生移动的原因。
地幔层分为上地幔和下地幔,上地幔是黏稠的流体,类似于火山爆发的物质,而下地幔温度非常高,因此是液体。
地幔层之下是地核,地核由于引力的缘故,温度超过了5000度,在地球表面,5000度的高温可以融化大多数固体,但在地核处,物质以高温固态而存在。
之所以呈现固态,是因为地核的引力非常大,气压也非常大,因此将液态的物质压缩成了,据科学家研究,地核也是地球之所以有磁场的原因。



马里亚纳海沟探险1960年,人类第一次下潜到马里亚纳海沟底部;2012年,美国导演詹姆斯·卡梅隆独自驾驶载人潜水器到达马里亚纳海沟底部;今年5月,美国探险家维克托·韦斯科沃在马里亚纳海沟打破人类最深潜水纪录,下潜深度10928米。
中国载人潜水器“蛟龙”号于2012年在马里亚纳海沟创造了作业类潜水器世界最大下潜深度7062米。中国科考船“探索一号”也多次在马里亚纳海沟进行深渊科学考察。
马里亚纳海沟虽然是地球最深处,但有研究显示,人类污染已经蔓延至此。中国科学院海洋研究所等单位科研人员在一项合作研究中发现,来自马里亚纳海沟的钩虾体内有人类核爆碳14信号,而维克托·韦斯科沃在马里亚纳海沟发现了塑料。






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