首次!中国在深海热液区倒置湖中发现超高温气态水存在

首次!中国在深海热液区倒置湖中发现超高温气态水存在
【环球网科技报导 记者 林迪】5月29日音讯,记者日前从中国科学院海洋研讨所官网了解到, 中国科学院海洋研讨所阎军课题组在2018年“科学”号科考船深海热液航次中,运用我国自主研制的深海激光拉曼光谱原位勘探体系(RiP)和深海热液温度探针在严寒的海底之上初次观测到气态水存在的依据。该效果5月28日在地球科学威望期刊 Geophysical ResearchLetters(《地球物理学研讨快报》)正式宣布。众所周知,水的相态受控于其所在的温度、压力条件,当温度超出其所在压力下气液别离温度时,液态水将转变为气态水。在一个大气压下,纯水会在一百摄氏度气化,即“白开水”的由来。但在深海海底高压环境下,海水的气化温度可达几百摄氏度,那么在深海存在很多超高温的气态水是什么样的原理呢?研讨称,深海热液体系孕育了丰厚的矿藏和基因资源,被以为与生命来源相关,一向备受科学界重视。相别离作用是深海热液体系流体组分发生分异的进程,对热液流体化学组分的演化有重要影响。当流体的温度超越其所在压力下两相别离温度时,低密度、低盐度、富气体组分的气相将与卤水相别离。但因为气相在上升并喷出海底的进程中,温度快速下降,使得蒸汽相无法在海底之上坚持。研讨人员此次在深海热液区,经过“发现”号ROV的高清摄像头发现由很多“蘑菇型”热液烟囱结构构成的倒置湖,湖内充溢很多闪闪发光的水体。这是因为巨大的温度、密度差异构成的激烈光反射层,使倒置湖的湖面看起来好像润滑的镜面一般平坦。经过深海激光拉曼光谱原位勘探体系和深海热液温度探针对倒置湖内水体不同层位进行拉曼光谱收集和温度丈量。拉曼光谱的丈量成果标明,该区域倒置湖内水体出现“三明治”式分层结构,从顶部至底部依次为高温蒸汽相、热液流体与海水混合相以及底层的正常海水相。温度丈量数据标明,“蘑菇型”结构顶部流体的温度最高可达383.3℃,现已超出了该区域水深(2180m)条件的相别离的温度(378.1℃),进一步验证了拉曼光谱的丈量成果,倒置湖内顶部为气态水并混有CO2、CH4、H2S等气体组分。值得重视的是,气态水能够在该区域的海底之上存留,得益于该区域共同的热液烟囱结构。“蘑菇型”烟囱结构构成了一个半关闭的体系,将过热的高温流体与周围低温海水阻隔。高温热液喷射物经过倒置湖的镜面(气液界面)向海水缓慢分散,这种特别的喷射形式有利于热液硫化物在烟囱边际沉积,然后削弱对海洋环境的影响。金属元素的溶解与运移遭到流体密度的操控,因而低密度气相和超临界相热液喷射体系在元素分配和硫化物矿化进程上与惯例热液体系有显着差异。当时,超临界相与气相热液喷射体系仅在洋中脊热液区被观测到,此次在弧后热液区观测到的气相热液喷射体系与洋中脊的超临界相与气相的喷射体系比较,具有愈加安稳的喷射条件。对此类气相热液喷射体系的原位勘探,有助于提醒此类低密度气相热液喷射体系的热液硫化物矿化进程以及对深海环境的影响。 据悉,上述发现是运用我国自主研制的世界首个能够直接插入450℃深海热液喷口的谱系化拉曼光谱探针(RiP)取得的。高温热液喷口的原位勘探一向是世界性技能难题,因为严苛的高温、高压、强酸(碱)和污浊的流体环境,深海高温热液喷口一向被以为是光学镜头的禁区。RiP高温热液拉曼光谱探针成功突破了一般光学镜头不耐高温文防颗粒附着功能差等技能难题,为深海热液高温流体地球化学性质研讨供给了首个多参数原位光学勘探传感器,为研讨热液流体对海洋环境和全球改变的影响供给了一种新方法。 注:博士研讨生李连福为文章榜首作者,张鑫研讨员为通讯作者。

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