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热液喷口形成示意图

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热液喷口壮观的场面


网易探索8月5日讯 据新科学家网站报道,德国科学家最近在对大西洋底一处高温热液喷口进行考察时发现,这个喷口附近的水温最高竟然达到464°C ,这不仅是迄今为止人们在自然界发现温度最高的液体,也是第一次观察到自然状态下处于超临界状态的水。


据报道,这个热液喷口位于大西洋中部山脊(Mid-Atlantic Ridge) ,最早是由德国不来梅雅各布大学(Jacobs University in Bremen)的地球化学家安德里亚(Andrea Koschinsky)教授和她的研究小组于2005年发现的,他们在接下来的几年里对这个热液喷口进行了长期的跟踪研究。


安德里亚介绍说,海底热液喷口又称“海底黑烟囱”,它是由海底地壳扩张分离运动形成的。地壳扩张分离,海水渗进地下遭遇炽热的岩浆形成热液,热液携带矿物质从排放口返回大海。海底热液排出后遇到冰冷的海水,导致热液中溶解的硫化物遇冷凝固。凝固的矿物质在热液出口周围不断堆积,最终形成了巨大的“烟囱”。2005年,他们对这个热液喷口周围液体的温度进行测量时,发现即使它的最低温度也有407°C,最高更是达到了惊人的464°C。这是迄今为止科学家们在地球上发现温度最高的水,更让人惊奇的是这些水竟然处于超临界状态。安德里亚对这一发现非常兴奋,她说,“它确实是水,但不是普通的水。这是人类第一次在自然状态下观察到超临界状态水的存在,以前人们只能在实验室通过技术来达到水的超临界状态”。


据了解,所谓超临界水,是指当气压和温度达到一定值时,因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时,水的液体和气体便没有区别,完全交融在一起,成为一种新的呈现高压高温状态的液体。安德里亚指出,超临界水具有两个显著的特性。一是具有极强的氧化能力,将需要处理的物质放入超临界水中,充入氧和过氧化氢,这种物质就会被氧化和水解。有的还能够发生自燃,在水中冒出火焰。另一个特性是可以与油等物质混合,具有较广泛的融合能力。这些特点使超临界水能够产生奇异功能。


不过,科学家目前还只能通过电脑模型来研究这个超临界状态的水是如何形成的,因为他们还无法直接利用机械获取热液喷口的样本。安德里亚说,一般钻头在还没开始工作之前就已经被高温融化了,或者被处于超临界状态的水给氧化了。


安德里亚指出,对于超临界状态水的研究非常有意义。目前世界上有许多国家都在进行超临界水的研究和开发利用,其中以德国和日本最为突出。德国开发出一种技术,可以利用超临界水对污染物进行处理。他们在超临界状态水达到500℃时通入氧,然后对聚氯乙烯塑料进行处理,处理后的塑料中有99%被分解,而且还很少有氯化物产生,从而避免了过去燃烧塑料产生有毒氯化物对环境产生污染的问题。


日本则把超临界水的研究和开发列入高新科技研究计划,投入了大量的资金和人力。如日本研究人员开发出一种技术,利用超临界水回收处理有害的甲苯二胺。整个处理过程只需30分钟,是用酸催化剂处理所花费时间的二十分之一,回收效率可以高达80%。而且,回收品能够被再次利用,作为制造聚氨基甲酸乙树脂的原料。这种方法还可以将电线塑料外皮制成灯油和煤油,回收率也可以达到80%,而且所用的时间比热分解方法大大缩短。此外,他们还采用超临界水,在400℃、300个大气压的条件下,对燃烧灰烬中有毒物质进行氧化处理,几乎全部被分解,从而达到了无害化。据报道,日本化学技术战略机构正在计划将超临界水用于发电技术。


目前,大量超临界状态水的研究成果相继问世,人类在这一技术的开发上也取得了喜人的成效,它的成熟应用势必会为人类解决诸多难题带来惊喜