[圖文]地球上發現自然形成的溫度最高的水






















熱液噴口形成示意圖























熱液噴口壯觀的場面


據新科學家網站報道,德國科學家最近在對大西洋底一處高溫熱液噴口進行考察時發現,這個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現溫度最高的液體,也是第一次觀察到自然狀態下處於超臨界狀態的水。


據報道,這個熱液噴口位於大西洋中部山脊,最早是由德國不來梅雅各布大學的地球化學家安德裡亞教授和她的研究小組於2005年發現的,他們在接下來的幾年裡對這個熱液噴口進行了長期的跟蹤研究。


安德裡亞介紹說,海底熱液噴口又稱『海底黑煙囪』,它是由海底地殼擴張分離運動形成的。地殼擴張分離,海水滲進地下遭遇熾熱的岩漿形成熱液,熱液攜帶礦物質從排放口返回大海。海底熱液排出後遇到冰冷的海水,導致熱液中溶解的硫化物遇冷凝固。凝固的礦物質在熱液出口周圍不斷堆積,最終形成了巨大的『煙囪』。2005年,他們對這個熱液噴口周圍液體的溫度進行測量時,發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。這是迄今為止科學家們在地球上發現溫度最高的水,更讓人驚奇的是這些水竟然處於超臨界狀態。安德裡亞對這一發現非常興奮,她說,『它確實是水,但不是普通的水。這是人類第一次在自然狀態下觀察到超臨界狀態水的存在,以前人們只能在實驗室通過技術來達到水的超臨界狀態』。


據了解,所謂超臨界水,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液體。安德裡亞指出,超臨界水具有兩個顯著的特性。一是具有極強的氧化能力,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。


不過,科學家目前還只能通過電腦模型來研究這個超臨界狀態的水是如何形成的,因為他們還無法直接利用機械獲取熱液噴口的樣本。安德裡亞說,一般鑽頭在還沒開始工作之前就已經被高溫融化了,或者被處於超臨界狀態的水給氧化了。


安德裡亞指出,對於超臨界狀態水的研究非常有意義。目前世界上有許多國家都在進行超臨界水的研究和開發利用,其中以德國和日本最為突出。德國開發出一種技術,可以利用超臨界水對污染物進行處理。他們在超臨界狀態水達到500℃時通入氧,然後對聚氯乙烯塑料進行處理,處理後的塑料中有99%被分解,而且還很少有氯化物產生,從而避免了過去燃燒塑料產生有毒氯化物對環境產生污染的問題。


日本則把超臨界水的研究和開發列入高新科技研究計劃,投入了大量的資金和人力。如日本研究人員開發出一種技術,利用超臨界水回收處理有害的甲苯二胺。整個處理過程只需30分鍾,是用酸催化劑處理所花費時間的二十分之一,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脂的原料。這種方法還可以將電線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個大氣壓的條件下,對燃燒灰燼中有毒物質進行氧化處理,幾乎全部被分解,從而達到了無害化。據報道,日本化學技術戰略機構正在計劃將超臨界水用於發電技術。


目前,大量超臨界狀態水的研究成果相繼問世,人類在這一技術的開發上也取得了喜人的成效,它的成熟應用勢必會為人類解決諸多難題帶來驚喜。
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