德國科學(xué)家最近在對大西洋底一處高溫熱液噴口進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現，這個(gè)噴口附近的水溫最高竟然達到464°C ，這不僅是迄今為止人們在自然界發(fā)現溫度最高的液體，也是第一次觀(guān)察到自然狀態(tài)下處于超臨界狀態(tài)的水。
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| 熱液噴口形成示意圖 |
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| 熱液噴口壯觀(guān)的場(chǎng)面 |
據新科學(xué)家網(wǎng)站報道，德國科學(xué)家最近在對大西洋底一處高溫熱液噴口進(jìn)行考察時(shí)發(fā)現，這個(gè)噴口附近的水溫最高竟然達到464°C ，這不僅是迄今為止人們在自然界發(fā)現溫度最高的液體，也是第一次觀(guān)察到自然狀態(tài)下處于超臨界狀態(tài)的水。
據報道，這個(gè)熱液噴口位于大西洋中部山脊(Mid-Atlantic Ridge) ，最早是由德國不來(lái)梅雅各布大學(xué)（Jacobs University in Bremen）的地球化學(xué)家安德里亞（Andrea Koschinsky）教授和她的研究小組于2005年發(fā)現的，他們在接下來(lái)的幾年里對這個(gè)熱液噴口進(jìn)行了長(cháng)期的跟蹤研究。
安德里亞介紹說(shuō)，海底熱液噴口又稱(chēng)“海底黑煙囪”，它是由海底地殼擴張分離運動(dòng)形成的。地殼擴張分離，海水滲進(jìn)地下遭遇熾熱的巖漿形成熱液，熱液攜帶礦物質(zhì)從排放口返回大海。海底熱液排出后遇到冰冷的海水，導致熱液中溶解的硫化物遇冷凝固。凝固的礦物質(zhì)在熱液出口周?chē)粩喽逊e，最終形成了巨大的“煙囪”。2005年，他們對這個(gè)熱液噴口周?chē)后w的溫度進(jìn)行測量時(shí)，發(fā)現即使它的最低溫度也有407°C，最高更是達到了驚人的464°C。這是迄今為止科學(xué)家們在地球上發(fā)現溫度最高的水，更讓人驚奇的是這些水竟然處于超臨界狀態(tài)。安德里亞對這一發(fā)現非常興奮，她說(shuō)，“它確實(shí)是水，但不是普通的水。這是人類(lèi)第一次在自然狀態(tài)下觀(guān)察到超臨界狀態(tài)水的存在，以前人們只能在實(shí)驗室通過(guò)技術(shù)來(lái)達到水的超臨界狀態(tài)”。
據了解，所謂超臨界水，是指當氣壓和溫度達到一定值時(shí)，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(shí)的水。此時(shí)，水的液體和氣體便沒(méi)有區別，完全交融在一起，成為一種新的呈現高壓高溫狀態(tài)的液體。安德里亞指出，超臨界水具有兩個(gè)顯著(zhù)的特性。一是具有極強的氧化能力，將需要處理的物質(zhì)放入超臨界水中，充入氧和過(guò)氧化氫，這種物質(zhì)就會(huì )被氧化和水解。有的還能夠發(fā)生自燃，在水中冒出火焰。另一個(gè)特性是可以與油等物質(zhì)混合，具有較廣泛的融合能力。這些特點(diǎn)使超臨界水能夠產(chǎn)生奇異功能。
不過(guò)，科學(xué)家目前還只能通過(guò)電腦模型來(lái)研究這個(gè)超臨界狀態(tài)的水是如何形成的，因為他們還無(wú)法直接利用機械獲取熱液噴口的樣本。安德里亞說(shuō)，一般鉆頭在還沒(méi)開(kāi)始工作之前就已經(jīng)被高溫融化了，或者被處于超臨界狀態(tài)的水給氧化了。
安德里亞指出，對于超臨界狀態(tài)水的研究非常有意義。目前世界上有許多國家都在進(jìn)行超臨界水的研究和開(kāi)發(fā)利用，其中以德國和日本最為突出。德國開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，可以利用超臨界水對污染物進(jìn)行處理。他們在超臨界狀態(tài)水達到500℃時(shí)通入氧，然后對聚氯乙烯塑料進(jìn)行處理，處理后的塑料中有99％被分解，而且還很少有氯化物產(chǎn)生，從而避免了過(guò)去燃燒塑料產(chǎn)生有毒氯化物對環(huán)境產(chǎn)生污染的問(wèn)題。
日本則把超臨界水的研究和開(kāi)發(fā)列入高新科技研究計劃，投入了大量的資金和人力。如日本研究人員開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)，利用超臨界水回收處理有害的甲苯二胺。整個(gè)處理過(guò)程只需30分鐘，是用酸催化劑處理所花費時(shí)間的二十分之一，回收效率可以高達80％。而且，回收品能夠被再次利用，作為制造聚氨基甲酸乙樹(shù)脂的原料。這種方法還可以將電線(xiàn)塑料外皮制成燈油和煤油，回收率也可以達到80％，而且所用的時(shí)間比熱分解方法大大縮短。此外，他們還采用超臨界水，在400℃、300個(gè)大氣壓的條件下，對燃燒灰燼中有毒物質(zhì)進(jìn)行氧化處理，幾乎全部被分解，從而達到了無(wú)害化。據報道，日本化學(xué)技術(shù)戰略機構正在計劃將超臨界水用于發(fā)電技術(shù)。
目前，大量超臨界狀態(tài)水的研究成果相繼問(wèn)世，人類(lèi)在這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)上也取得了喜人的成效，它的成熟應用勢必會(huì )為人類(lèi)解決諸多難題帶來(lái)驚喜。（小爾）
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