自然界中哪四種是液態的水（原來水並非只有固態）

2023-05-31 04:12:52

自然界中水，一般情況下有固態、氣態、液態三個狀態，然而，科學家們卻發現，水第四種形態——超臨界狀態。

臨界狀態是什麼狀態？這是一種什麼水？

這是科學家2008年在海底發現的第四種水，一種可以溶解各種物質的水。

科學家們認為，第四狀態的水或許會成為未來最強的溶劑。

噴湧的泉水

當壓力和溫度達到一定條件時，水的密度和水蒸氣的密度是一樣的，此時的水不是液態也不是氣態，被稱為超臨界狀態。

此時的水，液體和氣體便沒有區別，它們融合在了一起。

科學家們發現，超臨界水具有很強的氧化性，如果將物質放入超臨界水中，再充入氧氣，物質很快就會被氧化。

這個物質還會被溶解在了超臨界水裡面，如果是可燃物質，那麼超臨界水就可以燃燒。

固態的水

那麼水要在怎樣的環境下才能成為超臨界水呢？

當水的溫度達到了374℃，處於22.1MPa時，就會進入超臨界狀態。

臨界狀態的水具有無敵的溶解性，任何物質都可以在裡面溶解，包括金屬、巖石、甚至是生物。

當物質進入超臨界水以後，成為了溶液，因此化學反應速度加快，是標準大氣壓、室溫下的100倍。

超臨界水

有這麼強大的水，為什麼還不投入使用？這是因為，超臨界水目前還存在於科學家的電腦模擬裡面，想要真正獲取超臨界水，困難非常大。

前面說到過，任何物質都可以在超臨界水中被溶解，那麼取水的機械儀器一碰到超臨界水就會被破壞，無法提取樣本。

而且超臨界水一旦離開臨界溫度和氣壓，就會變成普通的水，失去了研究的意義。

自然界中的普通液態水

2008年，德國的科學家科學家首次在大西洋的海底熱泉口發現超臨界水，但是的溫度達到了驚人的464℃，這是目前人類發現的最高水溫。

由於溫度實在太高，普通的海底機器人根本無法使用。

海底熱泉口對於生命來說無比重要，地球最初的生命就是誕生在這裡。

而在它的周圍發現了超臨界水，這不禁讓人猜測，生命的誕生會不會與第四種水有關。

海底熱泉口

我們常說水是生命之源，而這個水指的是海水，液態海水，畢竟生命起源於海洋。

然而在發現超臨界水之後，有科學家認為生命起源的水，或許不是普通的海水。

前面說到過，超臨界水可以溶解一切物質，那麼在地球剛誕生沒多久，海洋剛形成的時候，海底熱泉口的超臨界水中，溶解了許多物質，它們或許就只是一些巖石中的無機物而已。

這些無機物如果只是在單純的海水裡，是不會反應的，然而在超臨界水裡，一切都變了，它們形成了一種新的物質——有機物。

早期的地球海洋

這些有機物跟隨超臨界水離開了熱泉口，溫度下降之後，它們被析了出來，游離在了液態海水裡，然後開始互相之間的合作。

從這一刻開始，地球進入了分子生命，然後一個叫「露卡」的生命出現，它具有當時天頂星級別的裝配——細胞結構。

於是從「露卡」開始，一支全新的演化路線取代了分子生命，成為了地球生命的主流，它們就是細胞生命。

早期生命

由此，一棵生命演化的大樹開始萌芽。

「露卡」就是包括今天自然界所有細胞結構生物的共同祖先，而最初的那個分子生命形態，被科學家懷疑是病毒的祖先。

總之，如果這個假說成立，那麼就可以證明生命的確是地球在機緣巧合之下創造出來的，不是外星來客。

以此類推，如果別的星球也有這樣的條件，比如海洋，裡面有海底熱泉口提供高溫，達到水的超臨界值。

生物演化之路

之後在超臨界水中，完成了無機物到有機物的合成。

然而這有個問題，很有可能別的星球的有機物合成和我們地球的不太一樣，比如它的超臨界水中含量最多的是矽，那麼最後演化出來的就會是矽基生命。

生命可以誕生在超臨界水裡面，那麼生命也會因超臨界水而更加精彩。

超臨界水如果將來被利用，那麼會有哪些方面的用途？

人們想像的矽基生命

超臨界水可以由一般的液態水在高溫、高壓之下進行，這個環境可以在太空中達到。

那麼我們就可以在太空中製備超臨界水，然後將我們想要的物質溶解在超臨界水裡面，帶回地球。

或者直接將溶於超臨界水的物質拿來使用，比如土衛六上被認為存在很多甲烷，它們以固態的形式存在。如果我們將甲烷溶解在了超臨界水裡面，那麼就可以直接在太空中使用。

超臨界水也是很好的反應介質，兩種很難反應或者很難反應的物質，在超臨界水中就可以快速完成。

土衛六

如果我們能將其投入實際中，那麼很多我們無法克服的化學反應就能順利進行，或許真能製造出矽基生命、硼基生命等不可思議的模式。

而且臨界值的各種特性還會隨著溫度、壓強的變化而變化。

最先發現超臨界水的德國科學家們發現，在超臨界水500℃的時候充入氧氣，然後再放入聚氯乙烯，將其氧化。

之後再通過降溫的方式獲得新的聚氯乙烯，它可以被降解99%，並且不產生有害物質。這比現在垃圾處理直接焚燒產生有毒物質環保多了。

聚氯乙烯產品

然而，超臨界水雖好，卻很難製備，確切地說是很難操作。首先就是條件，需要加溫、加壓，這本身就需要耗費很多的能量進去，增加了成本。

其次，超臨界水溶解能力強，它會將一起破壞掉。因為它的溫度這麼高，人不可能到現場做實驗，必定是在機械的幫助下完成。

然而，機械可能一碰到它就「化了」。

自然界的超臨界水已經在2008年被發現，為什麼14年過去了，關於超臨界水的研究依然沒有取得巨大的進展呢？

實驗室中的超臨界水裝置

這是因為科學家們發現，一般的物理知識，在超臨界水中無法正常使用。

正常的流體力學無法用在超臨界水身上，因此研究才會進展得非常緩慢。

因此有科學家呼籲，應該建立一套屬於超臨界水的動力學體系，才能更好地發展。

然而這對才起步的超臨界水來說，是一條很長的路。

流體力學

超臨界狀態也並不完全局限於水，氣體以及其他液體也存在同樣的狀態，所以真要研究的話，這將是一個充滿挑戰的未知領域。

如果在這上面取得突破進展，那麼人類的科技或許會直接一個飛躍。

這其中，水的臨界條件太過於苛刻，因此研究的方面很少，但是別的物質可就不一定了。

超臨界設備

比如二氧化碳，它的臨界溫度和臨界壓力都比較小，臨界溫度只有31.26℃，臨界壓力只有7.38MPa，比較容易實現。

所以我們對超臨界的二氧化碳研究得比較多，它價格便宜還沒有毒性，活性較低，鐵蛋白-二氧化碳常被用來萃取非極性和略有極性的物質。

在超臨界狀態下，物體會具有氣、液的雙相性質，可以被用在很多方面。可以通過改變溫度和壓力改變溶解度，所以在醫學上有很高的前景。

超臨界二氧化碳製備

目前人類獲得的超臨界體還不多，也難怪科學家們會說，未來的世界屬於超臨界體。