回顾：原来水并非只有固态、液态和气态，在深海还存在“第四种水”

自然界中水，一般情况下有固态、气态、液态三个状态，然而，科学家们却发现，水第四种形态——超临界状态。

临界状态是什么状态？这是一种什么水？

这是科学家2008年在海底发现的第四种水，一种可以溶解各种物质的水。

科学家们认为，第四状态的水或许会成为未来最强的溶剂。

喷涌的泉水

超临界水

当压力和温度达到一定条件时，水的密度和水蒸气的密度是一样的，此时的水不是液态也不是气态，被称为超临界状态。

此时的水，液体和气体便没有区别，它们融合在了一起。

科学家们发现，超临界水具有很强的氧化性，如果将物质放入超临界水中，再充入氧气，物质很快就会被氧化。

这个物质还会被溶解在了超临界水里面，如果是可燃物质，那么超临界水就可以燃烧。

固态的水

那么水要在怎样的环境下才能成为超临界水呢？

当水的温度达到了374℃，处于22.1MPa时，就会进入超临界状态。

临界状态的水具有无敌的溶解性，任何物质都可以在里面溶解，包括金属、岩石、甚至是生物。

当物质进入超临界水以后，成为了溶液，因此化学反应速度加快，是标准大气压、室温下的100倍。

有这么强大的水，为什么还不投入使用？这是因为，超临界水目前还存在于科学家的电脑模拟里面，想要真正获取超临界水，困难非常大。

前面说到过，任何物质都可以在超临界水中被溶解，那么取水的机械仪器一碰到超临界水就会被破坏，无法提取样本。

而且超临界水一旦离开临界温度和气压，就会变成普通的水，失去了研究的意义。

自然界中的普通液态水

2008年，德国的科学家科学家首次在大西洋的海底热泉口发现超临界水，但是的温度达到了惊人的464℃，这是目前人类发现的最高水温。

由于温度实在太高，普通的海底机器人根本无法使用。

海底热泉口对于生命来说无比重要，地球最初的生命就是诞生在这里。

而在它的周围发现了超临界水，这不禁让人猜测，生命的诞生会不会与第四种水有关。

海底热泉口

超临界水与生命

我们常说水是生命之源，而这个水指的是海水，液态海水，毕竟生命起源于海洋。

然而在发现超临界水之后，有科学家认为生命起源的水，或许不是普通的海水。

前面说到过，超临界水可以溶解一切物质，那么在地球刚诞生没多久，海洋刚形成的时候，海底热泉口的超临界水中，溶解了许多物质，它们或许就只是一些岩石中的无机物而已。

这些无机物如果只是在单纯的海水里，是不会反应的，然而在超临界水里，一切都变了，它们形成了一种新的物质——有机物。

早期的地球海洋

这些有机物跟随超临界水离开了热泉口，温度下降之后，它们被析了出来，游离在了液态海水里，然后开始互相之间的合作。

从这一刻开始，地球进入了分子生命，然后一个叫“露卡”的生命出现，它具有当时天顶星级别的装配——细胞结构。

于是从“露卡”开始，一支全新的演化路线取代了分子生命，成为了地球生命的主流，它们就是细胞生命。

早期生命

由此，一棵生命演化的大树开始萌芽。

“露卡”就是包括今天自然界所有细胞结构生物的共同祖先，而最初的那个分子生命形态，被科学家怀疑是病毒的祖先。

总之，如果这个假说成立，那么就可以证明生命的确是地球在机缘巧合之下创造出来的，不是外星来客。

以此类推，如果别的星球也有这样的条件，比如海洋，里面有海底热泉口提供高温，达到水的超临界值。

生物演化之路

之后在超临界水中，完成了无机物到有机物的合成。

然而这有个问题，很有可能别的星球的有机物合成和我们地球的不太一样，比如它的超临界水中含量最多的是硅，那么最后演化出来的就会是硅基生命。

生命可以诞生在超临界水里面，那么生命也会因超临界水而更加精彩。

超临界水如果将来被利用，那么会有哪些方面的用途？

人们想象的硅基生命

超临界水的作用

超临界水可以由一般的液态水在高温、高压之下进行，这个环境可以在太空中达到。

那么我们就可以在太空中制备超临界水，然后将我们想要的物质溶解在超临界水里面，带回地球。

或者直接将溶于超临界水的物质拿来使用，比如土卫六上被认为存在很多甲烷，它们以固态的形式存在。如果我们将甲烷溶解在了超临界水里面，那么就可以直接在太空中使用。

超临界水也是很好的反应介质，两种很难反应或者很难反应的物质，在超临界水中就可以快速完成。

土卫六

如果我们能将其投入实际中，那么很多我们无法克服的化学反应就能顺利进行，或许真能制造出硅基生命、硼基生命等不可思议的模式。

而且临界值的各种特性还会随着温度、压强的变化而变化。

最先发现超临界水的德国科学家们发现，在超临界水500℃的时候充入氧气，然后再放入聚氯乙烯，将其氧化。

之后再通过降温的方式获得新的聚氯乙烯，它可以被降解99%，并且不产生有害物质。这比现在垃圾处理直接焚烧产生有毒物质环保多了。

聚氯乙烯产品

然而，超临界水虽好，却很难制备，确切地说是很难操作。首先就是条件，需要加温、加压，这本身就需要耗费很多的能量进去，增加了成本。

其次，超临界水溶解能力强，它会将一起破坏掉。因为它的温度这么高，人不可能到现场做实验，必定是在机械的帮助下完成。

然而，机械可能一碰到它就“化了”。

自然界的超临界水已经在2008年被发现，为什么14年过去了，关于超临界水的研究依然没有取得巨大的进展呢？

实验室中的超临界水装置

新的体系

这是因为科学家们发现，一般的物理知识，在超临界水中无法正常使用。

正常的流体力学无法用在超临界水身上，因此研究才会进展得非常缓慢。

因此有科学家呼吁，应该建立一套属于超临界水的动力学体系，才能更好地发展。

然而这对才起步的超临界水来说，是一条很长的路。

流体力学

超临界状态也并不完全局限于水，气体以及其他液体也存在同样的状态，所以真要研究的话，这将是一个充满挑战的未知领域。

如果在这上面取得突破进展，那么人类的科技或许会直接一个飞跃。

这其中，水的临界条件太过于苛刻，因此研究的方面很少，但是别的物质可就不一定了。

超临界设备

比如二氧化碳，它的临界温度和临界压力都比较小，临界温度只有31.26℃，临界压力只有7.38MPa，比较容易实现。

所以我们对超临界的二氧化碳研究得比较多，它价格便宜还没有毒性，活性较低，铁蛋白-二氧化碳常被用来萃取非极性和略有极性的物质。

在超临界状态下，物体会具有气、液的双相性质，可以被用在很多方面。可以通过改变温度和压力改变溶解度，所以在医学上有很高的前景。

超临界二氧化碳制备

目前人类获得的超临界体还不多，也难怪科学家们会说，未来的世界属于超临界体。