馬裡亞納海溝有1萬米深,那1萬米深處的水還是液態的嗎?溫度是多少?

科學探索菌


雖然數千名登山者成功登上了地球最高點珠穆朗瑪峰,但下降到了地球最深處的太平洋馬裡亞納海溝深處的挑戰者只有寥寥幾人。

馬裡亞納海溝位於菲律賓以東的西太平洋,平均距離馬里亞納群島以東約200公里,在關島附近的馬里亞納群島以東,是地殼中的一個新月形疤痕,長2550公里。最深處在關島附近的馬裡亞納海溝,名為勇士一號深淵,它深達11034米,如果珠穆朗瑪峰落入馬裡亞納海溝,它的頂峰仍將在水下2公里以上。馬裡亞納海溝包含了地球上已知的最深點、冒出液體硫磺和二氧化碳的噴口、活的泥火山和適應1000倍於海平面壓力的海洋生物。

馬裡亞納海溝是由俯衝帶產生的,在俯衝帶中,兩塊巨大的海洋地殼板塊相撞。在俯衝帶,一塊大洋地殼被推拉到另一塊之下,沉入地幔,即地殼之下的一層。在兩塊地殼相交的地方,在下沉地殼的彎曲處形成一條深溝。在這種情況下,太平洋地殼在菲律賓地殼之下彎曲。太平洋地殼,也被稱為構造板塊,大約有1.8億年的歷史,在那裡它潛入海溝。

由於其極端的深度,馬裡亞納海溝被籠罩在永恆的黑暗中,海水是液態的,溫度僅比冰點高出幾度。大部分區域溫度大約在2攝氏度左右,不過海底的水溫並非處處均勻的,有些地方甚至能達到數百攝氏度高溫,它們所在的地方就被稱為海底熱泉,雖然溫度很高,但對周圍水溫的影響範圍並沒有多大。海溝底部的水壓超過每平方米703公斤,約為海平面標準氣壓的1000倍。當於相當於50架大型噴氣式飛機堆在一個人身上。馬裡亞納海溝底部充滿二氧化碳,但是這些二氧化碳已經被壓強壓縮成了液體。有些小火山口直接碰出的是二氧化碳熱液。


最近的科學考察發現,在這些惡劣的條件下,生命異常多樣化。生活在馬裡亞納海溝最深處的動物在完全黑暗和極端壓力下生存,馬裡亞納海溝的食物極其有限,因為峽谷深處遠離陸地。樹葉、椰子和樹木很少能進入海溝底部,而從海溝表面下沉的死浮游生物必須下降數千米才能到達海溝底部附近。相反,一些微生物依賴於化學物質,如甲烷或硫,而其他生物則吞噬食物鏈下游的海洋生物。比較常見的生物有蝦狀的兩足動物和小海參。在那麼深的地方,居然可以發現有垃圾塑料袋,可見人類對於海洋的汙染已經無處不在了。


雖然人類已經可以踏足附近的其他天體去探索各種未知奧秘,但是人類對海底深處的世界依舊是非常陌生的,好多地方人類還沒有抵達過,我相信在那些海底深處肯定深藏著很多未解之謎等待人類去探索,當然還有很多失落的寶藏。



環球科幻


美國著名導演詹姆斯卡梅隆在2012年3月隻身一人潛入到馬裡亞納海溝10929米深處。這是人類歷史上第二次載人潛水器探底馬裡亞納海溝。在返回海面後,詹姆斯卡梅隆不無感慨的說:海溝極其荒涼,黑暗,這裡是地球上最像外星球的地方!

圖示:卡梅隆乘坐深海挑戰者號下潛馬裡亞納海溝

馬裡亞納海溝最深的地方是斐查茲海淵,深度為11034米,詹姆斯卡梅隆下潛的地方只比最深的地方淺105米。這算是已經非常接近海溝的最深點了。這裡的海水壓力相當於大約1100個大氣壓,然而這裡的海水仍然是液態的,溫度只有2℃。這裡是一個高壓,低溫、黑暗的世界。這裡並非大家想象的那樣高壓、和高溫並存。

圖示:馬裡亞納海溝

卡梅隆下潛的馬裡亞納海溝海底沒有海底火山和海底熱液噴口,因此海水的溫度很低。然而在一些極少數的海域,受到地熱的影響,海洋底部有熱液噴口的存在。在這些熱液噴口的周圍,水溫顆高達380℃。在正常的壓力下,水在100℃的時候就會沸騰。然而這裡是萬米深的海底,水壓是地球標準大氣壓的1000倍以上,因此即使是水溫早已遠超出了正常水的沸點,這裡的海水還是不會沸騰的。

海底的熱液噴口是海底生物賴以生存的能量獲取地點。它們就像太陽一樣為海底生物提供著生命所需的能量。

圖示:深海熱液噴口

因此,在馬裡亞納海溝深度1萬米的海洋底部,那裡雖然海水壓力極大,但是海水還是液態的;這裡終年見不到陽光,海水的溫度只有幾攝氏度。只有極少數受地熱影響的海洋底部,水溫可高達300℃以上,但由於海水壓力的影響,水還是液態的。

這就是我的觀點,歡迎大家點評!


我就是兔斯基


馬裡亞納海溝最深處超過11000米,是世界上已知的最深的海洋最深處。海水和空氣不同,這麼深的海水,下面的海域壓力大的驚人,在最深處,甚至超過了1000個大氣壓。

而人類不借助設備,一般也就能下潛一百多米,再深入一點,會面臨諸多問題,最大的問題就在於身體不能正常供血,造成心臟衰竭、昏厥等情況。那麼,在這麼深的海水裡,如此高的壓強下,最深處的水還能以液態的形勢存在嗎?

化學知識告訴我們,隨著氣壓的升高,水的冰點會有所提升,也就是說,氣壓高到一定程度後,就算是零上好幾度,都可能結冰,所以,在超過1000個大氣壓的海底,我們有理由相信下面已經結冰。

實際上,馬裡亞納海溝裡的海水,並沒有結冰

1960年的時候,科學家們坐了特製的潛水器,終於下潛到了這片海域的最下端,這裡的氣壓高達1100個大氣壓,但是在下面並沒有發現什麼冰塊。對這一區域的海水測溫後,大家發現這裡的水溫在2度左右。也就是說,起碼在這次的探索中,我們並沒有在這片海域中發現冰塊。

如此深的海域,下面處於絕對黑暗的狀態,根本沒有任何光線能夠照下來。所以下面的海水得不到任何的溫度補充,幾乎永遠處於一片冰涼的狀態。但是兩度的水溫,為何能保證海水不結冰呢?按理說,這麼高的氣壓,很可能會結冰了。

韓國的科學家曾經對常溫下的水做過實驗,在1萬倍的氣壓之下,常溫下的水有了結冰的跡象。那麼,2度左右的水,確實是有可能結冰的。但是,別說在1960年沒發現,在後來的探索中,也從未發現下面有冰塊的存在。

為什麼會這樣呢?

原來,水在高氣壓下會結冰,但是像韓國的那個實驗,是用純水測試的,一旦在水裡融入一些雜質,結冰溫度也會受到改變。我們知道冬天下雪以後會撒鹽來融雪,就是因為氯化鈉易溶於水,而含鹽的水是不能結冰的。

相信大家也知道,海水裡面含有大量的鹽分,我們吃的鹽以前有很多都是從海上曬出來的。所以海水裡面含有大量的鹽,當然還有其他的金屬離子,最終就導致了,即便是氣壓很高,溫度很低,海水都不容易結冰。

其實,有部分海域的水溫,高達幾百攝氏度

這片海溝的形成,和大陸板塊撞擊有關,而因為這樣的撞擊,導致在這片海域中不斷髮生著強烈的火山噴發。

在靠近火山口的地方,因為熾熱的岩漿的作用,這裡的水域常年處於“燒開”的狀態,溫度達到可怕的300多度。所以,究竟下面的海水有多少度,這個問題是不好回答的,低的地方有兩度左右,高的地方有幾百度,那處於這兩者之間的海域,顯然溫度處於一箇中間的水平。

當然,我們對海底的探測,甚至還不如對月球的探測來的多,在那些為探測到的區域,究竟有沒有冰塊,這個誰也說不準。


小小嬴政


馬裡亞納海溝是已知世界上最深的海洋深處,深度超過11000多米,人類目前有能力載人下潛到這個深度的只有美國一家,其他國家最多是使用無人潛水機器人,活人根本下不到這個深度,有能力搞深海研究的國家不超過十個,我國的深海研究載人潛水最大深度7000多米不到8000米,深海潛水機器人可以下潛到接近11000米。

馬裡亞納海溝的地理位置是在日本南邊,日本本土剛好在馬裡亞納海溝邊上不遠,與之相鄰,日本是一個地震多發的島國,為什麼日本地震多發,其實就是跟日本的地理位置有關,剛好在地殼板塊邊上,板塊活動導致產生地震,而馬裡亞納海溝和日本海溝相連緊挨這裡,日本的多發地震跟馬裡亞納海溝有一定的關係,這個平均深度超過6000米,最深深度超過11000多米的海溝讓日本寢食難安。

已知測量的數據來看,一萬一千米左右的地方大約擁有1100多個大氣壓,超出我們地表1000多倍,普通人造設備下去就直接被壓成鐵餅,但是在已知的條件下,人類在海底8000米左右的地方還發現了有海洋生物存在,這個發現讓人類徹底認識到了生命的頑強定義。



海洋深處超過1000米以下陽光的光線就會完全消失,剩下的就是無盡的黑暗和寒冷,距各國調查發現,海洋深處越深的地方海水就會越冷,馬裡亞納海溝海溝深處的海水水溫大概是2度左右,離形成冰點其實只有一步之遙而已,部分特殊的海底會有冰塊的存在,但是那些冰塊並不是普通海水,而是一些比較特殊的氣體在海底高壓低溫的環境下形成的固體。


目前在最深的馬裡亞納海溝海溝沒有發現海底溫度和壓力能使海水固化結冰的條件,馬裡亞納海溝深處仍然是液態的海水,這是水壓遠遠超過淺的地方,而且馬裡亞納海溝是地殼運動非常頻繁的地區,這個地區還有海底火山活動,所以會有不少的地方水溫會達到百度以上的高溫。

馬裡亞納海溝是世界上最深的海溝,也是目前世界上最神秘的地方之一,人類對海洋的瞭解是比較小的,在廣闊的海洋下面有太多我們未知的東西,人類目前的能力也只能瞭解海洋的皮毛,都說海洋是生命的搖籃的確沒錯,8300多米的海底還有一些小型魚類生存,不得不說在那種環境下能生存的生物就是奇蹟。


無法超越的足跡


世界最深的地方便是馬裡亞納海溝,該海溝深度達到了11,000米之深。這一深度超過了世界最高峰珠穆朗瑪峰的高度8844米!可以說是地球上最為神秘的幾個極限之一。


馬裡亞納海溝位於太平洋的西部海域,位於日本的東南地區和菲律賓的東北地區海域!具體的深度至今存疑。這是因為人類尚無真正的技術手段探明世界最深處的深度和具體位置。



1960年,美國科學家曾經搭載美國海軍研製成功的載人潛水器“迪麗亞斯特”號下潛至海底10916米的深度!這一人類歷史上下潛深度最深的世界紀錄為美國人於2012年打破。


美國好萊塢導演詹姆斯·卡梅隆獨自乘坐“深海挑戰者”號花了大約兩個小時的時間,下潛至10926米的馬裡亞納海溝的底部!隨後在這一深度潛行了約三個小時後上浮至海面。但是詹姆斯·卡梅隆探測到的這一深度是不是地球上最深的地方依然存疑。

首先,海平面以下11,000米的地方壓力高達1100標準大氣壓!而這一深度下海水的溫度大約只有2~4攝氏度。至於海水的狀態當然是液態!並且陽光只能穿透海水約1千米,也就是說海下11,000米的地方經年累月都處於黯淡無光的黑暗之中。但是就是這樣的地方依然有原始的深海生物存在。由此可見生命之頑強和大自然的魅力。



中國的蛟龍號載人潛水器近年來不斷對深海進行探索,下潛深度也不斷在增加。目前已經能夠實現載人下潛7062米的深度。中國人自古以來的“上九天攬月,下五洋捉鱉”的夢想正在逐步實現。


珞珈山的貓


是液態,溫度大約在2攝氏度左右。

馬裡亞納海溝是全世界最深的海溝(最低點位於其中的斐查茲海淵,深度達11034米),因此海溝底部的壓力也是非常高的,相當於1100個大氣壓左右,我們人類要是進入這樣的環境,那就是瞬間死亡。

雖然海底的壓強非常大,但這並不意味著高溫,至少對於水這種物質來講,想要通過增加壓強的方式來使得溫度明顯變化,那是極為困難的。

對於海水溫度來講,其主要來源是太陽輻射。但隨著深度的增加,海水能接受到的太陽輻射就會越來越少,因此受太陽輻射明顯變化的,一般都是深度1000米以上海水層。而在1000米以下,海水溫度變化就變得越來越平緩。

一般在中低緯度間的海水溫度,我們可以分為三層:混合層、溫躍層、恆溫層,其中恆溫層大概就是深度在1000到2000米以下的海水層,它們的溫度處於1到6攝氏度之間。

不過海底的水溫並非處處均勻,有些地方甚至能達到數百攝氏度,它們所在的地方就被稱為海底熱泉,顧名思義就是海底噴出的熱流,雖然溫度很高,但對周圍水溫的影響範圍並沒有多大,因此海洋深處的平均水溫都是維持穩定的低溫。

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


馬裡亞納海溝可不止1萬米深啊,那是一個陸地上生存的同學們絕對想象不到的世界。

1萬米以下的水仍是液態,因為有人到達過,親自測試了

馬裡亞納海溝的最深處,名字是查林傑海淵。1995年,日本海洋科技中心“海溝號”無人潛水器對其進行了第一次完整的測量。由於深海中光波及無線電波均無法應用於通信,“海溝”號採用光纜通信。操作人員在母船上對“海溝”號進行操作。“海溝”號進行了試樣採集及拍攝等考察活動,最後將一塊書有“海溝”字樣的紀念碑樹立在海底。

至今為止,直到目前,全世界只有三位深海探險者(瑞士工程師Jacques Piccard、美國海軍上校 Don Walsh、大導演James Cameron),完成了這個看似不可能的史詩之旅:成功探底11000米深的最深海底。客觀的說,還不如登上月球的人類個數多。

深海的環境和溫度如何?

深海之所以讓人望而卻步,在於它巨大的水壓。陸地上的同學們,身上承受著1個大氣壓的壓力,相當於一平方釐米的面積上承受1.034公斤的壓力。馬裡亞納海溝最深的地方海水的壓力相當於1100個大氣壓。當你在馬裡亞納海溝底部行走時,你身上等於壓上了275000個人的重量。

而在馬裡亞納海溝永恆般黑暗而安靜的世界中,溫度只有2℃。對於人類來說,這裡不比地獄的環境舒服多少吧。

沸騰的海底也是存在的

當然,不是所有的海底都是如此高壓、黑暗、寒冷,是生命望而卻步的深淵。

受到地熱和海底火山等的影響,海洋底部有熱液噴口的存在。在這些熱液噴口的周圍,水溫顆高達380℃,這是一種特殊狀況,被稱為超臨界水。當海底溫度、壓強達到臨界點後(T≥374.3℃,P≥22.1MPa),海水將處於特殊狀態,此時的液態水和水蒸氣將融合在一起,成為一道熱泉。

海底熱泉的出現,同時也帶來大量的硫化氫和硫酸鹽類。硫化細菌可以通過化學能進行有機物合成作用,為沒有陽光的海底,帶來一片對於海洋生物來說,難得的深海生命綠洲。

哥斯拉在哪裡?

按照生態學的觀點,一個完整的食物鏈中最重要的就是自養型生物,簡單的說就是綠色植物以及微生物群落等,它們可以通過日光能進行光合作用生成有機物,滿足自我生長繁殖的同時,順便提供免費的午餐給異養型生物。

深海這些都一無所有。當然對於只吃核輻射的哥斯拉等狂暴巨獸們,這都不是事,現不現身,就看它們的心情啦。但願人類好運吧!


貓先生內涵科普


馬裡亞納海溝作為地球上最深的地方,達到1.1萬米,這個地方被命名為斐查茲海淵。在1.1萬米的深海中,幾乎看不到生命,因為我們所認知的生物極限在9000米深度左右,當然有可能存在我們不知道的海洋生物。

雖然大型生物並不常見,但是微生物確實比比皆是,由此可見即便在深海上萬米的海洋中,微生物依舊是這裡的主人。比如足類動物,外觀比較像蝦。馬裡亞納海溝形成的時間大約在6000萬年前,位於日本以東,雖然深度超過1萬米,但是水溫仍然是0攝氏度以上,也沒有結冰,只不過水壓巨大,達到1000個大氣壓以上。

2012年,好萊塢著名導演卡梅隆乘坐深海挑戰者號抵達1.1萬米的深度,測量到溫度只有1至2攝氏度。由於深海的位置不同,溫度可能有區別,因為熱液噴口可能會對深海溫度構成一定的影響。馬裡亞納海溝的水也不可能為固態,因為這需要足夠強大的壓強才能實現。即便有如此極端的水壓,頂多會讓水的密度增加一些,至於改變水的狀態基本是不可能出現的。

即便我們在1970年代成功實施了登月,但是潛入深海、地殼等遁地考察仍然處於早期階段,對地球內部的研究落後於對外太空的探索。隨便提一下,人類挖掘最深的坑洞就是科拉超深鑽,這裡也是上萬米的深度,相比較而言,我們能夠抵達數十億公里外的某個天體,但仍然無法對地球內部進行深入研究。


太空伊卡洛斯


基本上海水深度每下降10米,就會增加一個大氣壓。所以,馬里納亞海溝底部的壓力足夠有1000多個大氣壓。不過,即便壓力如此巨大,海溝下面的水仍然是液態水。



由於陽光的穿透能力有限,所以500米以下的海水深度,基本上就沒有陽光可以達到了。而馬里納亞海溝有10000多米,所以更是沒有陽光可以達到。故而海溝底部是一片漆黑,根本沒有任何光明可言。而沒有陽光,在加上壓力巨大而缺少對流,所以這裡的海水溫度極地,雖然沒有達到0度,但是也相差不遠。阿凡達的導演卡梅隆先生增加獨自一個人駕駛潛艇到達過馬里納亞海溝底部,他所看之處除了荒涼和黑暗之外,並沒有其它東西。這裡沒有任何生命,就像是孤寂的宇宙中一樣,充滿了荒涼的感覺。




水有固態、液態、氣態和超臨界流體四種狀態。在正常的大氣壓下(一個標準大氣壓),0度時水結冰,100度時沸騰。但是,這些理化參數卻是隨著壓力變化而變化的。比如說沸點,大氣壓越高,沸點也越高。大氣壓越低,沸點也越低。不過不論怎麼變化,水都以這四種狀態存在。而通過查詢水的溫度-壓力和各個態之間的關係圖可知,1000個大氣壓、1-4℃左右的水,狀態仍然是液態。



所以,別看馬里納亞海溝很深,但水還是水,沒事變化。


科學探秘頻道


這個問題我打算先從理論分析入手,從理論上來看馬裡亞納海溝是液態的水、固態的冰還是氣態的蒸氣了?

上圖所示為熱工水力學中水的三相圖,圖中藍色部分為固態(solid),綠色部分為液態(liquid),橙色部分為氣態(vapour),橫座標為溫度,縱座標是壓強。

從圖中可以得到以下有趣的結論:

1、水在0攝氏度以下並不一定是固態的冰,還得看壓力,只有101kPa時,0攝氏度以下才是固態的冰;

2、水在100攝氏度以下也不一定全是液態,氣態、液態、固態都有可能。

3、在0攝氏度以上,水想要變成固態的冰是件非常困難的事,至少要將壓力升高到632.4兆帕以上才行。

根據深度可以估算出馬裡亞納海溝的壓強不足120MPa,那麼溫度是多少了?

下圖圖釋:馬裡亞納海溝所在地,離日本很近

馬裡亞納海溝深度為11034米,也就說珠峰倒扣還無法露底,這是一條非常狹長的溝,整條溝長2850公里,寬只有70公里。

1960年1月,瑞士物理學家雅克·皮卡德和美國海軍沃爾什首次乘坐“的裡雅斯特"號深海潛水器,深潛入那利亞納海溝,首次證明了11000米以下的水仍是液態的,不過那裡一片漆黑,陽光根本無法穿透數萬米的海水,溫度僅有3攝氏度左右,這樣從理論上可推出馬裡亞納海溝是液態的水,驗證了理論推理的正確性。

圖釋:瑞士物理學家皮卡德和美國海軍沃爾什

根據帕斯卡提出的P=p0+ρgh,液體密度越大,深度越深壓強就越大,以海水平均密度ρ=1.03g/cm^3,h=11034m,計算得到馬裡亞納海溝深度處的壓強P為1114個大氣壓強,即114兆帕,離632.4MPa還差很遠。

黑暗、陰冷、高壓是馬裡亞納海溝的標籤,在那裡生活的生物幾乎很少,目前還沒有發現過魚類,其實在8000米以下的水域中目前還沒有發現過魚類,目前發現最深的魚類是獅子魚,可以在8000米左右的水域中生活。

圖釋:可以在8000米水域下生存的獅子魚

今天的科普就到這裡了,更多科普歡迎關注本號!


分享到:


相關文章: