你知道什么是“超純水”嗎？自上世紀(jì)九十年代起，我們的近鄰國家日本開始在偏遠(yuǎn)城市超過一千米的地下深處，進(jìn)行存儲“超純水”的項目。到2022年四月，他們已經(jīng)收集了將近五萬噸“超純水”。

日本作為一個發(fā)達(dá)國家，在很多現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面的成就舉世矚目。果不其然，此次“超純水”的儲存同樣引起了國際上的多方關(guān)注。

那么，“超純水”究竟是一種什么水？讓日本費(fèi)心費(fèi)力二十多年的這一收集儲存項目，又意欲何為呢？

什么是“超純水”？

顧名思義，“超純水”指的就是絕對意義上的純水。用化學(xué)領(lǐng)域物質(zhì)構(gòu)成的角度講，就是除了水分子之外沒有任何其他組成元素。

從這一層面我們也可以看出，超純水就是對水這一物質(zhì)最純凈程度的代表。從我們的遠(yuǎn)古原始祖先過濾、煮開河流湖泊等天然水用于飲用，到如今海水都可以被淡化制取，超純水也凝結(jié)著千百年來人類制水技術(shù)的集大成者。

說到這里，超純水的概念大家有沒有感覺在哪里見過，它是不是與蒸餾水有些相似呢？

其實(shí)不是的，雖然聽起來超純水與蒸餾水之間似乎存在著一些定義上的重復(fù)，二者在很多方面卻并不能相提并論。

首先，雖然都被稱作“純水”，但是它們都很難達(dá)到真正意義上的百分百純凈。而且，這兩種水對于“純”的要求也各不相同。蒸餾水是經(jīng)歷一系列程序加工制取而來，期間經(jīng)歷了高溫蒸煮和低溫冷卻，剝離除了其他物質(zhì)，以追求含雜量最低。

而超純水的獲得則是要通過更復(fù)雜也更可能的高級手法，是在二十五攝氏度的環(huán)境下，利用電阻等物流元素讓其他離子難以保持正常存在形態(tài)，是一種離子概念上的純水。

因此，相對來說超純水的純度更高一些。而由于它們制取方式和提純精度的不同，超純水與蒸餾水的實(shí)際用途也就必然會有所區(qū)別。

其中，蒸餾水的應(yīng)用領(lǐng)域我們知道得更多一些。比如在生物醫(yī)學(xué)方面，有些患有特殊疾病的病人只能飲用蒸餾水來維持生命，醫(yī)生在治療時也盡量使用蒸餾水來減小對病理判斷的誤差。另外，在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)，尤其是技術(shù)要求高的工廠里，蒸餾水的應(yīng)用也是對產(chǎn)品質(zhì)量的一種有效保障。

而這些，純度更高的超純水當(dāng)然也可以做到。但是，它們卻因?yàn)橹迫〕杀竞蛢Υ娉杀镜母甙海毁x予了很多其他的功能。

日本為什么要儲存“超純水”？

在這些蒸餾水無法取代的功能中，超純水很重要的一點(diǎn)就是對于宇宙科技發(fā)展的貢獻(xiàn)。

供給我們生活的地球飄蕩在浩瀚的宇宙之中，六千三百多公里的球體半徑在這星辰太空里也像大海一粟一般渺小。因此，想要保證地球上的局面安全自在地生活，不僅要注意內(nèi)部的地核巖漿等運(yùn)動變化，還要實(shí)時捕獲并關(guān)注大氣層之外的宇宙信息。要知道，曾經(jīng)制霸地球的恐龍種群，就是被一顆來自外太空的小行星毀滅。

如今，隨著人類文明的演進(jìn)，我們越來越重視探索宇宙，尤其是研究巨型天體的相關(guān)技術(shù)。

其中，距離我們最近，也是對地球生命生存具有決定性作用的巨型天體——太陽，成為了全世界科學(xué)家們最為熱衷的課題。通過現(xiàn)代科技將近一百年的假說推演與實(shí)際發(fā)現(xiàn)，中微子的振動被看作是探測太陽活動的有效參考數(shù)據(jù)，并成為了其他宇宙射線中最容易達(dá)到地球，且對地球生態(tài)環(huán)境損傷最小的元素，相關(guān)研究也被譽(yù)為物理學(xué)“微觀世界的殿堂”。

在人類對中微子的探索過程中，日本科學(xué)家走在了前列，他們已經(jīng)獲得了兩項中微子課題的諾貝爾獎，如今更是引領(lǐng)了全世界的發(fā)展軌跡。

那么，超純水對于中微子的研究又有什么具體作用呢？簡單來說，超純水就是用來檢測中微子振動情況的最佳物質(zhì)。

這個原理要從物理學(xué)的角度解釋，中微子對于人類探索宇宙天體的運(yùn)轉(zhuǎn)活動而言固然重要，但從它名字中的“微”字就可以看出，這是自然界最小的元素之一，很難與地球上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。而且，即便發(fā)生了反應(yīng)，想單純地依靠人類肉眼或者一般技術(shù)去捕獲也不是一件容易的事。

所以，雖然中微子可以不受限制地任意穿越地球上，有生命或者無生命的一切物質(zhì)，卻總是做得到“雁過無痕”，令人捉摸不透。

然而，由于超純水不同于普通的水，沒有用來導(dǎo)電的正負(fù)離子，并且?guī)缀醪缓魏坞s質(zhì)。因此，就算是中微子這種體積和質(zhì)量都特別小的物質(zhì)，只要是穿過超級水，相關(guān)科技工作人員就可以利用專業(yè)儀器捕獲到二者接觸時的具體信息。

比如，中微子的數(shù)量，這是一項十分重要的數(shù)據(jù)。不難理解，中微子越多一般就代表著太陽或者其他宇宙天體，在近期的活動越頻繁。而進(jìn)一步就可以得出，這些過于急躁或者過于安靜的天體活動，將會對地球產(chǎn)生哪些相應(yīng)的影響。另外，對于超純水的儲量也是越多越好，因?yàn)?strong>越多的超純水就意味著可以與中微子發(fā)生越多的反應(yīng)，得到更精確的數(shù)據(jù)。

還有一點(diǎn)值得一提的是，在消息滯后性這一點(diǎn)上我們大可不必?fù)?dān)心。因?yàn)?strong>中微子的傳播速度是全宇宙中數(shù)一數(shù)二的存在，且基本上不受任何物質(zhì)的阻擋。在一般情況下，人類對中微子振動的研究，就可以作為一種天體活動的預(yù)發(fā)信號。

可是，如此有用且高效的研究方法，為什么在全世界并沒有得到大范圍的推廣呢？

超純水的儲存難度

前文提到，日本已經(jīng)有兩位科學(xué)家因?yàn)槌兯綔y中微子技術(shù)而贏得諾貝爾獎。其中，1996年日本的超級神岡探測儀器投入運(yùn)行，正是他們第一次獲獎的具體原因。

這一儀器，也就是我們文章一開頭說到的位于地下一千多米的超純水儲存收集裝置。然而，僅僅從一千多米的深度數(shù)據(jù)就可以看出，這絕非是一項簡單的成本投入，所以也很難在全世界做到相關(guān)技術(shù)項目的推廣。

由于超純水這種物質(zhì)只適宜二十五攝氏度這一種環(huán)境，因此想要做到儲存使用，就必須先要保障周圍溫度的恒定，而且不能經(jīng)常反復(fù)移動。就像我們夏天吃的冰棍一樣，如果總是從冰箱里拿出來又放進(jìn)去，那么還沒等吃完它就已經(jīng)失去了食欲和口感。

當(dāng)然，儲存一根冰棍是何等容易，不過是冰箱消耗的幾度電費(fèi)而已?？墒菍τ诔兯?，哪怕只是儲存一千克重，都要付出難以想象的成本。這還沒有考慮制取超純水過程中所花費(fèi)的資金，總體算下來，是一筆難以估量的投入。即便是日本這樣的發(fā)達(dá)國家，盡心勞力二十多年，也不過只是擁有五噸重的超純水儲量。

當(dāng)聽完有關(guān)超純水這項技術(shù)的介紹，我們除了要感嘆人類科技力量的強(qiáng)大與未來發(fā)展前途，還要清晰地認(rèn)識到我們的星球在這蒼茫寰宇中的渺小存在。

所以，隨著文明的不斷進(jìn)步，人類不僅要做到豐富自己，更重要的是要有居安思危和未雨綢繆的思想，充分考慮到外太空可能對我們造成的困難與威脅。并在此基礎(chǔ)上，積極做到實(shí)時監(jiān)控外界的模式，才能在遇到問題時準(zhǔn)確得出應(yīng)對策略。

作者：木下易人 校稿編輯：小宛