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地球有70%左右的面積都被海洋覆蓋著,而我們對于海洋卻不夠了解,尤其是黑暗的深海,藏著許多未知的東西。
人類對海洋深處的猜測從未停息過
人類目前已知的海洋最深處就是馬里亞納海溝,其最深的地方能達到11000米左右。自從得到了這一數(shù)字之后,大家就展開了突發(fā)奇想,比如將鐵球丟進海里,沉到11000米的位置會怎樣。
而今天,我們要聊的是另一個設想,如果將1升水用密封的容器裝著,從11000米的海底取上來,其中的水會變成什么,又會發(fā)生什么呢?接下來,就讓我們一起來看看吧!
深海的水和海面的水并不相同?
當水從11000米深海的底上來會發(fā)生什么?
人類目前雖然無法做到在11000米深的海底隨意行走,但是乘坐著專用的潛水器成功“坐底”還是能做到的。
因此,這個設想就是讓人們在11000米深的海底取1升水,將其裝好,再讓這個容器上升至水面,觀察容器內(nèi)會發(fā)生的事情。
看似普通的水也有“奧秘”
首先需要說明,這一實驗在現(xiàn)實中是沒有做過的,因此一切都是在理想狀態(tài)下根據(jù)數(shù)據(jù)去推斷得到的結(jié)果。如果要真的做這個實驗,得出的結(jié)論可能與這之間存在一定的誤差。
人們一直以來畏懼深海,就是因為這里的氣壓太強。一般來說,當水深每增加十米,就會上升一個大氣壓,而11000米深的地方氣壓能達到111135300帕左右,差不多相當于1100個大氣壓。在這種情況下,水的密度會出現(xiàn)變化,被“擠壓”得更加緊實。
水的三態(tài)變化示意圖
根據(jù)具體的數(shù)值來算的話,此處水的體積會被壓縮大約4.96%。因此當我們將這個被壓縮的水放入密封的容器,再將其取上來,這個水就會經(jīng)歷壓強變化帶來的影響。
準確來說,當其露出水面時,體積肯定是會發(fā)生膨脹的,這個膨脹的體積是原本體積的1.05倍左右。
原來海水的體積也會根據(jù)深度發(fā)生改變
由此可見,如果密閉的容器足夠大的話,水的膨脹似乎不會帶來什么太大的影響。那么,事實真是如此嗎?如果打開容器,會不會發(fā)生別的事情?
這就要提到上世紀三十年代,巴頓和比柏在測試球形深海探測器時發(fā)生的事情了。比柏本身是一個對動物十分感興趣的人,并且還因為相關的研究做過紐約動物園的院長。喜歡收集動物標本的比柏,在取得了一定成就之后,就將目光聚焦到了海上。
比柏(左)和巴頓(右)
1928年時,英國政府同意比柏在百慕大地區(qū)建立研究站,并且有權(quán)限對這里的海洋生物進行研究。
此時的潛水艇已經(jīng)能夠下潛到383英尺的位置,但是卻沒有窗戶觀察外界的情況,這對于想觀察海洋動物動態(tài)的比柏來說沒什么用。
這一消息被工程師巴頓知曉,很快他就將自己的設計告知比柏,并且得到了他的認可和幫助。
資料顯示,巴頓當時親自描述和展示了自己的設計,“這個潛水器是一個球形體,更能承受深海的巨大壓力,有3個開口可以裝3個熔凝石英制成的厚窗子?!?/p>
人類第一次勘探深海的裝置
后來建成之后,二人就開始了相關實驗,前幾次都比較順利,可后來卻出現(xiàn)了一個令二人終身難忘的意外。原來,在某次測試當中,潛水球在浮出水面時里面灌滿了水。
最初,兩人雖然觀察到潛水球漏水了,卻沒有當回事,所以很快就將這個“密閉”的金屬艙打開了,可沒想到當其將金屬艙口的螺栓打開后,其中的水就像是從“槍管”中噴射出來一樣,而螺栓飛出去之后就在甲板的鋼絞盤上砸出了一個明顯的缺口。
據(jù)悉比柏后來在他的回憶錄《半哩深》中這樣描述著,假如在當時這種情況下,他們兩人都在球艙內(nèi)的話,那樣壓力下的水“在他們溺斃之前,就會像鋼制的子彈射穿他們的肌肉和骨頭”。
在潛水艇內(nèi)的巴頓和比柏
從這一點不難看出,水從深海回到水面不僅會發(fā)生膨脹,還會給自己“加壓”。當人將這個密閉的容器打開之后,才能體會到它的威力。毫不夸張地說,這時的容器和水就像是“炸彈”,有著巨大的威脅。
說到這兒,可能有人會提出質(zhì)疑,那就是水真的可以被壓縮嗎?這些深海11000米的水和我們平時看到的水真的不一樣?
被壓縮的水會是什么樣呢?
水到底能不能被壓縮?
雖然很多人都不相信,但是水確實是能被壓縮的。首先我們從微觀的視角來看,水是由水分子構(gòu)成的。在不同的環(huán)境條件下,水可以做到在固、液、氣三種狀態(tài)當中來回轉(zhuǎn)變,這就說明其分子之間的距離是有“變化”空間的。
舉個例子,大家看到的水蒸氣,其中的分子距離其實就大于液態(tài)水的分子距離,因此在合適的條件下,壓縮一下水蒸氣還是沒問題的。水能否被壓縮,其實就在于溫度和壓強的變化。
水分子的結(jié)構(gòu)示意圖
咱們在上文中討論的水在11100深位置的變化,主要就是與壓強有關。雖然相較于其他的物質(zhì),水在這種情況下被壓縮的已經(jīng)非常不明顯了,但是我們依舊不能忽視這種壓縮。
當然,水被壓縮的是體積,不是質(zhì)量。有時候大家會將二者混為一談,比如看到水在海面和海底呈現(xiàn)出了不同的體積,就認為它的質(zhì)量也減少了。要知道,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,僅僅是改變了密度,是不可能影響到總質(zhì)量的。
水分子的概念圖
值得一提的是,科學家認為想盡可能地壓縮水,不僅要增加壓強,還要降低溫度。對于這一點,海底似乎都在無形中達標了。此外,有人疑惑水能被壓縮到什么限值。
如果不考慮技術、環(huán)境等因素,在理想狀態(tài)下去瘋狂壓縮水,最終是有可能將其壓縮成“固態(tài)”的。
只不過,這個時候的“水”恐怕就不能稱之為水了,而是變成了另外一種神奇的存在。
水的三種形態(tài)
綜上所述,關于將水從深海11000米取上來之后,到底會發(fā)生什么變化的問題想必大家應該已經(jīng)清楚了。相信大家也因此體會到了深海的壓強到底有多恐怖,那么在這個漆黑一片的海底,真的會有生物能夠存活嗎?
人類尚未征服深海
一直以來,人類都覺得自己可以靠著科技上天入地,沒有無法征服的地方??墒侨缃裎覀冸m然完成了太空行走,卻一直沒完成深海行走,這就證明,其實人類并未征服深海。
海洋與宇宙同樣神秘
這時可能有人會說,因為這里的環(huán)境實在是太惡劣了,如果人直接從潛水器中走出,那么恐怕會被直接“壓扁”。
事實上,現(xiàn)狀可能比大家想象的更為慘烈,畢竟此前潛水艇遭遇斷崖墜落然后解體發(fā)生的悲劇許多人都看到過。值得一提的是,在人類一籌莫展之際,某些生物卻早早占領了海底世界。
很多生物遠比我們想像中的還要堅強
原來,人們在駕駛著潛水器于馬里亞納海溝成功坐底之后,就開始展開了“生物普查”,想看看這里有沒有生物存在。
結(jié)果證明,別看海溝一片漆黑貧瘠的模樣,在這個黑暗的“貧民窟”中還真的生活著不少生物,其中有許多長相怪異的魚類。
在8718米深度拍攝到的獅子魚
當然,科學家也看到了他們最不愿意看到的東西,就是塑料垃圾。換句話說,人類雖然沒做到征服深海,但是我們的“垃圾”做到了,它們輾轉(zhuǎn)來到了海底,繼續(xù)禍害生活在這里的生物。
假如說從前的海溝生物只是“吃不飽”,畢竟這里太貧瘠了,那么現(xiàn)在它們倒是能吃飽了,不過食用的都是人類投送的“垃圾”。
默默躺在馬里亞納海溝底部的塑料垃圾
此外,由于塑料垃圾的降解十分緩慢,未來的百年千年之內(nèi),這里的生物應該都要與垃圾共存了。而人類若是真能從這里取一瓢水,怕是也能從中檢測出無數(shù)的“微塑料”。
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