地球海拔最高點是珠穆朗瑪峰,高8848.86米。而馬里亞納海溝是地球海洋最深的地方,最深處斐查茲海淵深達11034米。馬里亞納海溝的深度遠超珠穆朗瑪峰的海拔高度,即使把珠峰置于溝底,那么峰頂也不會露出水面。
馬里亞納海溝位于西太平洋,呈現(xiàn)弧狀,全長約2550千米,平均寬70千米。迄今為止已有數(shù)人成功下潛至10000多米深的馬里亞納海溝底部,好萊塢導(dǎo)演詹姆斯卡梅隆就曾親自駕駛下潛器下潛到10929米深的海底。
萬米深的海底,水壓極高,大約是海平面氣壓的1000倍。且常年不見天日,陽光照射不到,又黑又冷。在這種條件下,馬里亞納海溝10000米深處的水還是液態(tài)的嗎?溫度是多少?
根據(jù)深海探測器傳回來的數(shù)據(jù),在10000米深的海底,那里的水仍是液態(tài)的,平均水溫基本上常年保持在2℃左右。
只有極少數(shù)海底受地?zé)岬挠绊懀疁乜蛇_400度,不過這里的水已經(jīng)處于一種全新的狀態(tài)——超臨界狀態(tài)。
眾所周知,水在標準大氣壓下,0℃時就會結(jié)冰,100℃會沸騰蒸發(fā)為水蒸氣,并且在4℃時密度最小。水結(jié)冰后,冰雖然是固體,卻比水的密度大,這是由于水存在反常膨脹現(xiàn)象,冰山能漂浮在水面上就是這個原因。
其實,水的冰點和沸點都不是固定的,影響水(純水)三相變化的因素有兩個:壓力和溫度。
隨著深度的增加,壓力越大,水的密度也就越大。在10000米的深海,壓力約有1000個大氣壓。通過施加高壓,能將氣體和液體壓縮成固體,但10000米海底的高壓并不足以使水從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。如果是固態(tài)的,深海探測器也到達不了這里了。
如下圖所示,溫度幾攝氏度的純水大約在10000倍左右的大氣壓下(1GPa)才能轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。
并且海水的溫度變化主要與太陽輻射有關(guān),越靠近海面,溫度變化就越大。海水溫度的變化也不是線性的,一般深度1000米以上的海水層受太陽輻射引起的溫度變化比較明顯,而在1000米以下,海水溫度變化就變得越來越平緩了。即使在萬米深海中,水溫也沒有低于0度,因此馬里亞納海溝的水仍然可以保持液體形態(tài)。
深海高壓缺氧,可令人驚奇的是科學(xué)家在8000多米的深海中竟然發(fā)現(xiàn)了生命,而且是魚類,并不是微生物。至于在10000米深的海底是否有生命存在,現(xiàn)在還不得而知,有待探索。
如果人類不借助潛水器,潛水的最深也只能達到332米。目前人類借助潛水器達到的最深下潛深度為10928米,由美國探險家維克托·韋斯科沃在馬里亞納海溝創(chuàng)造。深海壓力極高,要想進行深海探測,深海下潛器是必不可少的裝備,而有能力制造的國家屈指可數(shù)。