马里亚纳海沟有1万多米深，那底处的海水还是液态的吗？ _奇闻异事

马里亚纳海沟位于太平洋西部马里亚纳群岛附近的海底，是目前世界上最深的海沟，长度在2500公里左右，平均宽度70公里，其中探测到的最深处在斐查兹海渊，距离海平面的距离为-11034米。那么，在这么深的区域，在巨大的压力之下，水还会以液态的形式存在吗？

文章图片
水的相态变化
我们通常描述的水相态变化，都是在1个标准大气压下，通过相应的物理实验得出的结论。我们都知道，水在常温常压下呈现的是液态，而在温度降到0摄氏度以下时，就会转化为冰、雪、霜固态形式；当温度上升到100摄氏度时，就会发生气化，转变为水蒸气的气态形式。

文章图片
影响水在三相之间转化临界温度的影响因素，主要包括两个方面，即气压和水中溶解的物质浓度。
对于气压来说，水的沸点变化比较有规律，就是随着压强的上升，沸点值也相应增加，压强－温度之间的关系，呈现一个“二象限”的倒抛物线形状。而压强对于水冰点的影响比较复杂，在100个大气压之内，水的冰点基本上都是在0摄氏度左右，而在100-6300个大气压之间，水的冰点处于0摄氏度之下，且以2100个大气压为转折点，冰点先降后升，直到突破6300个大气压之后，水的冰点随着大气压的再进一步增大而缓慢提升。这里有一个特殊的压强点，那就是在0.6个大气压、温度为0.01摄氏度时，水是处于气、液、固三相共存态的，这个点也被称为水的三相点。

文章图片
对于水中溶解的物质浓度来说，在一定的气压之下，水中溶解的物质浓度越高，那么盐类物质溶解之后发生电离的程度就越高，生成的相应水合物离子浓度也就越高，从而对水中氢键结合的阻碍作用就会越强，使就越不容易结冰。同时，水的盐度越高，也会拉高水的沸点值，水的盐度每升高1% ，则水沸点温度相应升高0.16摄氏度。马里亚纳海沟底部水的情况
根据压强公式P=ρ水gh ，我们可以计算海底任何一处所受的压强，其中ρ水是海水的密度， g为重力加速度， h为距离海面的距离。这个公式实际上计算出来的是海底的表压强，绝对压强值还要加上海平面所受到的大气压强。从这个公式可以看出，在海水密度恒定的情况下，海中一点所受到的压强，与浓度呈现一次正比关系，海水深度越大，其压强值越高。

文章图片
我们将海水的平均密度1025kg/m^3、重力加速度9.8m/s^2、深度11034m代入上述公式，可以计算出马里亚纳海沟最深处斐查兹海渊所受到的绝对压强为：P＝P表+P标准大气压＝110937855帕斯卡，约合1095个标准大气压。
而深海的平均温度一般为4摄氏度，那么对照水的温度－压强相态变化图，我们可以看出，在110Mpa－4摄氏度对应的坐标点处，看到水的相态形式为液态，表明海水没有因为巨大的压力压成固体形式。如果在4摄氏度的环境下，压强必须要达到6300个标准大气压以上时，方可将海水转化为固态。
海底火山口和热液附近水的形态
马里亚纳海沟底部的环境十分恶劣，这里没有任何阳光，压力极大，温度也只有4摄氏度，而且有的区域还存在火山喷发现象，冒出大量有毒有害的高温气体和岩浆物质，在火山口喷发处的周围，一般温度很高，有的可以超过400摄氏度。

文章图片
而深海热液是另外一种特殊的现象，它是形成于地壳深处的过热水，溶解了大量的矿物质，在地壳压力的聚积下，通过海底地质结构比较薄弱的区域喷出，热液中所溶解的物质在喷出过程中受到较冷海水的影响，温度迅速降低发生结晶现象，堆积在喷出口的周围。因热液所含矿物质的不同，堆积物所呈现的状态和颜色有所差异，于是就有了“白烟囱”、“黄烟囱”、“黑烟囱”的称谓。在喷出口周围，海水由于与温度较高的热液混合，从而使得平均温度较海水的平均温度高出很多，一般都能够达到300-350摄氏度。

文章图片
无论是火山口还是热液喷出口，其带来的不仅是温度的上升，也为一些噬热菌类提供了矿物质和硫化氢等的物质来源，同时为其它一些海底栖息的低等无脊椎动物提供了食物来源，形成了独特的海底生态系统。