钢铁做的潜艇进入万里海底会被压扁,为什么生物能在这里生存?

艾柏史密斯 2020-11-13 12:11:01

2020年11月10日,我国自主研发的奋斗者号载人潜水器深入10909米的马里纳亚海沟,要知道目前为止,人类到达马里纳亚海沟底部的次数,还没有人类到达月球的次数多,研究人员在近底航行观察时,发现了许多体积较小的海参。

万里海底的压强

我们知道,一个标准大气压强是10.34米水柱,10909米深的海底,就是1055个大气压强,相当于地面每平米的面积上,承受10907吨的压力,这可是7000多辆小车的重量。

这是一个油罐车内部抽真空后被瞬间压扁的图像,然而这只是一个大气压强的作用,1000个大气压强的破坏力更是难以想象。

军用核潜艇的外壳由坚硬的金属制造,但是核潜艇的下潜深度一般就300米,最厉害的700米极限了,继续下潜将面临压扁的风险。

比如1930年美国的长尾鲨号核潜艇,采用当时最先进的高强度钢制造,设计极限深度400米,却在深度试航中沉没了,潜艇最终沉没在2600米深的海底,并被强大的水压压得粉碎,艇中129人无人幸免。

为何生物没被压扁?

钢铁做的潜艇会被压扁,但还是有生物能在深海生存,这并不代表肉做的鱼比钢铁坚硬,而是生物有独特的生存之道,就好比一个大气压强可以把油罐压扁,但没办法把人压扁一样。

人在空气中用肺呼吸,氧气进入人体后被血液送到各个细胞,参与人体的新陈代谢活动,同时,进入人体的氧气会在人体内形成体压,以此抵消了人体外部的大气压强,使得我们不会被大气压强压扁。

生活在深海中的生物没有肺,有的甚至连浅水鱼的鱼鳔都没有,这是因为气体极易被压缩,肺和鱼鳔中的气体在深海下压强会变得很大,深海鱼通过鳃把水中的氧气转移到血液当中,形成与外部相当的体压,于是抵消了深海的压强。

目前人类发现潜水最深的哺乳动物是柯氏喙鲸,下潜深度达到了2990米,柯氏喙鲸之所以能下潜如此之深,是因为它们在深潜时会把强大的肺部压缩得很小,体内压强也跟着增大,以此抵抗深海的水压,但是柯氏喙鲸也无法长期在深海生存,它们最终都要浮出水面来换气。

深海鱼还可以通过细胞膜控制体压的大小,来实现不同深度下的水压环境,当然这也是有极限的,如果把深海鱼打捞到海面,深海鱼也会因为外界压强过低而死掉。

深海潜水器

深海潜水器都是经过特殊制造的,比如奋斗号潜水器采用高强度和高韧性的钛合金,强度达到了1100MPa,外壁也是特殊加厚处理,人员则待在内部的球形腔体内,这一切都是为了适应深海的高压。

奋斗号下潜时两侧携带压载铁,这能加速潜水器的下沉,当需要回到水面时,抛掉压载铁后,潜水器就能在浮力的作用下快速回到水面。

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艾柏史密斯

简介:探索讨论科学问题,坚持客观严谨态度。