海底における水の存在形態について

質問

ばかばかしい質問かもしれませんが、知人から質問されて納得のいく答えを出せなかったので・・・(^^ ;)
海底、特に海溝などの深い部分の水圧はかなり高いと思うのですが、そこでも海水は液体として存在しているのでしょうか？「固体じゃないとおかしくない？」と言われ、答えに詰まってしまいました・・・；
それとも水ではなくメタンや二酸化炭素などのハイドレード(solid)が存在しているのでしょうか？ご存じの方、教えて下さい

回答No.4

jusa · ベストアンサー

まず結論から言いますと、海底でも水は液体の水で存在します。

先の方がおっしゃっているような、密度云々の議論とはちょっと違う気がしますので整理します。

水（以降、正確を期すためにH2Oとします）の温度を一定に保ち（だいたい摂氏0度よりわずかに上あたりを想像して下さい）、
圧力をかけていくと、やがてあるところで固体（氷）になる、という考えは間違っていません。

ただしそれは、１ギガパスカル（1GPa）近くの圧力をかけた場合、の話です。
1GPaとはどのくらいかというと、地球海洋の平均深さを4kmとした場合、その海底での圧力は0.04GPaくらいですから、
極めて大きな圧力です。
いくら海溝が深くてもその圧力は達成できません。

逆に、0.2GPaくらいまでは、H2Oの凝固点は下がっていきます。
つまり圧力をかけていくと、氷になるどころか逆に氷だったものが融け出します。

地球海洋でもっとも深い海溝が約10kmですから、圧力にして0.1GPaくらいです。
凝固点はマイナス10℃くらいでしょうか。

故に、温度を一定に保った場合、海底でも固体にはなりません。

密度の議論があるのでちなみに書きますと、1気圧のもとで水の密度が最大になる温度は確かに4℃ですが、
これは圧力をかけていくと下がっていきます。
また、海水の場合は塩分も含まれますが、この塩分濃度に従っても密度最大温度は下がっていきます。
そう簡単な議論ではありません。

（先行回答者の方、うろ覚えで未確認の知識を示すのは良ろしくないと思いますが。）

お礼

さすが専門家の方です。明解なお答え、ありがとうございました。
海底といえども、水は液体で存在するのですね。
ある圧力までは圧力の増加に伴って凝固点が下がるとのことですが、これは他の物質でも同じなのでしょうか？

回答No.6

nozomi500

1の回答どおり、水は高圧にすると「氷」でもとけて「液体」になります。だからこそ、スケート靴のブレードで滑れるわけですが。結晶になって体積が大きくなるのは水だけでしたね。
１0000ｍぐらいの圧力（1000気圧）では、やっぱり水が一番体積が小さいんじゃないですか？超高圧殺菌装置というのもあるらしいけど。

二酸化炭素のハイドレードは、気体になりたい（と思っているわけじゃないんだけど）ものが圧力で固まっている状態だったと思います。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
氷に圧力がかかると水になる現象は容易に想像できました。これで自信を持って答えられそうです。ありがとうございました。

回答No.5

jusa

私が回答している間に、超臨界の話が出たので追加です。

海底付近までマグマが上昇してきている領域では、
熱水活動というものが展開されています。
これは海洋近く中に海水がしみこみ、マグマの熱を受けて加熱され、浮力を得て再び海中に噴出する循環です。

これは噴出時に数百℃の高温に達し、海底の高圧環境も重なって、「超臨界」の状態になることがあります。
ちなみに高圧なのでH2Oは100℃を超えても液体です。

噴出してすぐに周囲の海水によって冷やされるので、熱水に溶けていた様々な物質（硫黄やメタン等々）の物質が析出してきます。

お礼

興味深い回答ありがとうございます m(_*_)m
知りたいことがいろいろ増えてきましたが、ほどほどにしておきますね。勉強になりました。どうもありがとうございました。

回答No.3

ichien

こんにちは。
　こういう疑問は状態図を見るのが一番ではないでしょうか。そこで捜してみると、下に解説付きでありますね。
　0．01℃以上だと気体か液体しか有り得ません。更に374℃、218気圧を超えると、気体とも液体ともつかない特殊な様相を呈するようになるということです。海の中がそんなに温度が高いわけも無いので、やはり液体のままでしょう。
　この特異な様相というのがハイドレートなどのことも含んでいるのだと思いますが、参考ページにはその辺の詳しいことまでは出ていません。しかし面白そうなものであるのは確かなようです。

参考URL：

http://www.con-pro.net/readings/water/doc0005.html

お礼

参考ＨＰ拝見しました。状態図を見ると納得ですね！ありがとうございました。

回答No.2

nrb

海底の水は比重が高いはす？
ミネラル豊富らしですね
さいきんこんな記事が載ってました
海底に二酸化炭素を閉じ込める
原理は簡単
海水に二酸化炭素を入れる
海底におくる
比重がたかいので浮かばないそうです

お礼

ありがとうございます。
深層の海水は高濃度なので、高圧下でも固体にならない・・って論旨で良いですか？うーん・・・もう少し詳しい説明はないでしょうか？

回答No.1

shift

うろ覚えで恐縮ですが、、。
水が一番密度の高いときは個体ではなく液体なのです。

海底付近は、すごい水圧ですので、水の密度は一番高くなりますが、
水の密度が一番高い状態は、液体なのです。

大抵の物質は固体が一番密度が高いのですが、水は違うということでしょう。

お礼

早速のお答え、感謝します。
水の密度については存じていました。４℃（液体）で最大でしたね。
だからこそ氷は水に浮くのだとも・・・
そのあたりが海底の高い水圧と感覚的にマッチしなかったのかな。
とにかく、ありがとうございました。