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海底出現(xiàn)怪異泡泡 巨大的泡泡在海底游蕩,仔細(xì)觀看,它們不僅體積大如籃球,泡泡里好像還有神秘的東西在翻滾。泡泡不像氣泡那樣,能夠上升到洋面,而是逐漸與海水混合,變成一股股黑色海水彌散開來,最后再也不見蹤影。 這些古怪的泡泡是科學(xué)家在南大西洋阿森松島附近的大洋海底山脊處發(fā)現(xiàn)的。自2002年以來那里就一直向外冒巨大的泡泡,科學(xué)家想取一點(diǎn)泡泡里的東西來進(jìn)行分析,卻無法取到樣品。因?yàn)槿拥钠鞑模徽撌氰F的還是塑料的,一旦進(jìn)入那些泡泡,或者很快化掉,或者被腐蝕出了很多洞,最后毀掉了。 科學(xué)家用溫度計(jì)探測(cè)泡泡的溫度,天啊,溫度竟然超過了400℃,有時(shí)高達(dá)464℃!怪不得它們會(huì)把取樣的器材毀掉,那里有地球上最熱的海水,又由于位于3000米深的海底,那兒的壓力高達(dá)300個(gè)大氣壓左右,因此海水達(dá)到了一種特殊的水狀態(tài)——既像氣體又像液體的超臨界水狀態(tài)! 自然形成的超臨界泡泡 什么是超臨界水呢?我們知道,當(dāng)壓力不變,加熱液體時(shí),溫度升高到一定程度,液體會(huì)沸騰變成氣體。但是,如果把溫度和壓力同時(shí)提高,達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)后,液體就變得異常怪異了,氣體和液體的界面突然消失,彼此融為一體。這時(shí)的物質(zhì)既不像氣體,又不像液體,或者說,既像氣體又像液體。 說它是氣體,它的密度卻是氣體的上百倍,看上去又像液體;說它是液體,它又能像氣體那樣快速流動(dòng)和擴(kuò)散,針眼大的空隙都可以鉆進(jìn)去,這就是物質(zhì)的超臨界狀態(tài)。對(duì)于水來說,當(dāng)溫度在374.3℃以上,壓力在220個(gè)大氣壓以上時(shí),水就會(huì)變成超臨界水。而對(duì)于二氧化碳來說,溫度只需在31.26℃以上,壓力在73個(gè)大氣壓以上就可以變成超臨界二氧化碳。 更神奇的是,達(dá)到超臨界狀態(tài)的物質(zhì)具有極強(qiáng)的溶解能力,比如可以溶解大量氧氣,從而具有極強(qiáng)的氧化能力。 超臨界水以前只是在實(shí)驗(yàn)室或工廠被人工制造出來,沒想到在自然界中竟然也存在??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)的洋底的泡泡,并不是氣泡,而是超臨界水泡泡,它看上去像氣泡,卻可以快速與水混合而消失。消失的同時(shí),超臨界水中溶解的物質(zhì)就會(huì)快速析出,形成大量固體小顆粒,讓海水變成濃煙滾滾的黑水。另外,這超臨界水泡泡中畢竟還溶有一些氧氣,因此,金屬儀器靠近它就會(huì)在高溫下被氧化腐蝕掉。 洋底的滾滾黑煙 大洋中的超臨界水泡泡是如何形成的呢? 原來,大洋中脊附近是地球的地殼擴(kuò)張分離的地方,在那里,地下的巖漿非常貼近海底的巖石。當(dāng)海水從沙石的空隙下滲,接觸到被巖漿炙烤得溫度極高的巖石時(shí),就會(huì)被加熱到很高的溫度。由于高溫高壓,海水達(dá)到了超臨界狀態(tài),體積膨脹,從一個(gè)空隙向外噴出,接觸到外界海水時(shí),就會(huì)形成類似氣泡的超臨界水泡泡,超臨界水噴出的速度越大,形成的超臨界水泡泡也就越大。超臨界水泡泡被周圍冰冷的海水包裹冷卻,逐漸溶入海水或變成普通海水而消失。超臨界狀態(tài)下溶解的大量物質(zhì)就會(huì)幾乎全部析出,形成濃煙。 這是科學(xué)家們第一次發(fā)現(xiàn)自然界也存在這種超臨界水。太平洋洋底的擴(kuò)展要比大西洋快,巖漿也非常貼近海底巖石。因此,太平洋海底中應(yīng)該也存在許多超臨界水泡泡,只是人們一直沒有發(fā)現(xiàn)而已。 湖水爆炸釀悲劇 受自然界超臨界水的啟發(fā),科學(xué)家想到,自然界應(yīng)該還有許多其它物質(zhì)會(huì)形成超臨界狀態(tài),從而制造出詭異的事情,例如非洲喀麥隆的兩個(gè)會(huì)爆炸的湖泊。 莫納湖深250米,1984年曾發(fā)生一次爆炸,造成周圍村莊的人畜死亡;尼羅斯湖深200多米,1986年曾發(fā)生一次爆炸,造成周圍1800人和更多的牲畜死亡。這兩個(gè)湖泊為什么會(huì)爆炸?當(dāng)時(shí)專家考察后認(rèn)為,這兩個(gè)湖都是火山口積水形成的湖泊,巖層下面的二氧化碳?xì)怏w會(huì)通過縫隙逸出,在湖中積累,時(shí)間一長,二氧化碳?xì)怏w積累多了,就會(huì)發(fā)生爆發(fā),大量二氧化碳?xì)怏w噴出,導(dǎo)致周圍的動(dòng)物因窒息而死亡。 但是現(xiàn)在看來,二氧化碳?xì)怏w雖然可以少量溶解于水,但畢竟溶解量有限,即使湖水中溶解的全部二氧化碳都釋放出來,也不至于產(chǎn)生爆炸的效果,驅(qū)散周圍的空氣,導(dǎo)致動(dòng)物窒息。 現(xiàn)在科學(xué)家分析,湖水的20多個(gè)大氣壓的壓力和湖底薄巖層的壓力,足以讓二氧化碳達(dá)到超臨界狀態(tài)(二氧化碳的臨界溫度類似常溫,很容易達(dá)到,比較困難的條件是壓力達(dá)到73個(gè)大氣壓),在湖底巖層下積蓄,一旦壓力稍有減小,超臨界二氧化碳就會(huì)化成氣體,體積突然增大上百倍,噴發(fā)出來,產(chǎn)生類似爆炸的效果(同理,火藥就是因固體變成氣體,體積急劇膨脹而造成爆炸的)。 或者,超臨界二氧化碳的壓力增大,超過了巖層承受壓力,也會(huì)噴發(fā)出來,沒有了巖層的壓力后,超臨界二氧化碳化為氣體,體積急劇膨脹,也會(huì)產(chǎn)生爆炸的效果,并有大量二氧化碳噴出,導(dǎo)致動(dòng)物窒息死亡。 氣體星球名不副實(shí) 還有哪里會(huì)存在超臨界二氧化碳呢?科學(xué)家又想到了金星大氣。金星上97%的氣體是二氧化碳,而金星表面的大氣壓達(dá)到90多個(gè)地球大氣壓,而金星表面的溫度又那么高,金星表面的大氣早就是一種超臨界的狀態(tài),金星上的物質(zhì)相當(dāng)于沐浴在類似液體的大氣中! 不僅如此,金星大氣的溶解能力極強(qiáng),除了巖石、礦物、無機(jī)鹽等之外,金星表面的物質(zhì)估計(jì)都被超臨界的二氧化碳大氣溶解了。 除了金星大氣,其它一些氣體星球,名義上是氣體星球,其實(shí)由于其內(nèi)部較高的溫度和壓力,氣體大都處于一種超臨界的類似液體的狀態(tài),因此氣體星球如木星,雖然看成分由氣體構(gòu)成,其實(shí)它的密度可不是氣體的密度,而是與地球上液體水的密度差不多。 宇宙就是如此奇妙,一些我們覺得很難達(dá)到的狀態(tài),其實(shí)在宇宙的許多環(huán)境中都存在著,超臨界物質(zhì)并不稀奇。 |
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