深海,科学家发现“第四种相”:物质并非只有固态、液态和气态


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物质的“第四相”?把水变成冰块并不稀奇 , 可要是把类水液体变成像水又像气呢?

不知道你见过这样奇妙的物质没 , 科学家却在深海发现了这样的“第四种相” 。
这种奇妙的物质就如同文章开头的描述一般 , 你很难把它定义为某一种相态 。
近年我国发现该物质的地点是在西太平洋深处的一个深海热液区中 。
这种“无相”物质是超临界状态的二氧化碳 , 同时这也是全球首次在自然界中发现超临界二氧化碳 。

此项发现在科学界中还是引起了不少人关注 , 为何二氧化碳会出现这样的形态 , 所谓的超临界状态又是什么?
为什么它的发现给地球演化提供了一个新的思路?
本文接下来就会对这些问题进行一个基本阐述 , 同时也跟大伙儿好好聊聊关于超临界流体这件事 。

相态转变首先我们来捋一捋物质的三种相态 , 液态、气态、固态是物质的基本相 , 想必这个不用多说 。
但是物质并非只有这三种形态 , 还存在一个临界点 , 当物质处于这个临界点时就会形成一种超临界流体态 。
超临界流体在温度和压力上都远远高于液相和气相的临界点 , 同时它也不是固体 。

它能够像缓慢运动的气体一般从多孔的固体中流出 , 同时还克服了液体在质量传递里通过材料的传输限制能力 , 这使得超临界流体在材料传输方面远远优于气体、溶剂化液体或者固体材料 。
另外 , 如果在临界点附近略微的改变压力或者温度便会使得超临界流体发生密度变化 , 因此这种物质在可塑性上比一般流体要强 。

除了以上这些特点 , 超临界流体最神奇的地方在于它没有表面张力 , 因为没了液相和气相的明确分界 。
只需要调整压力和密度便可以更改物质特性 , 使其更偏向于液体或者气体 。
最重要的是它在流体中的溶解度变化 。
超临界流体在恒定温度下的溶解度会随着密度增加而增加 。

不过 , 当它接近临界点时 , 密度会随着温度的轻微升高会出现急剧下降 。
因此超临界流体随着临界点的温度升高会出现多次溶解度变化 。
实际上关于超临界流体的研究已经不是什么新鲜事 , 科学家很早就发现了这种物质状态 , 并充分地利用这样的特性进行各种活动 。

在天文学的研究中 , 科学家们就发现了这种超临界流体广泛存在于各类天体中 , 比如我们熟知的金星 。
金星的大气是由96.5%的二氧化碳和3.5%的氮气 , 由于金星表面压力较高(9.3兆帕) , 温度达到了461摄氏度 , 这使得金星上的大气出现了一种超临界流体的状态 。
这种现象同样还出现在一些大型气态行星上面 , 比如木星和土星 。

这些巨型气态行星的内部气体温度远高于临界点 , 主要由氢、氦组成 , 因此它们内部的超临界流体平稳过渡到一种近似液体的状态 。

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