科学家们至今主要依赖计算机模型来探索超临界水的形成机制，因为直接获取热液喷口样本的难度极大。普通钻头在高温面前往往不堪一击，要么融化，要么被超临界水的氧化作用摧毁。
德国科学家最近在大西洋海底的高温热液喷口研究中取得了突破。这个喷口附近的水温竟高达464°C，创下了自然环境下水温的新纪录，也是首次观察到自然界中处于超临界状态的水。这一发现源自德国不来梅雅各布大学的地球化学家安德里亚教授及其团队，他们在2005年首次发现并长期跟踪研究这个热液喷口。
安德里亚解释，海底热液喷口，又称“海底黑烟囱”，是地壳扩张运动的产物。海水与炽热岩浆接触形成热液，富含矿物质的热液从地壳裂缝排出，遇冷水凝固，逐渐形成庞大的烟囱。他们在2005年的测量显示，这个喷口的最低温度也有407°C，最高温度令人惊讶。这一发现标志着人类首次在自然环境中观察到超临界水，而以前只能在实验室条件下实现。
超临界水的研究具有重要意义，各国如德国和日本对此投入大量资源。德国通过超临界水技术处理污染物，例如在500℃的超临界状态下加入氧气分解聚氯乙烯，可极大减少氯化物污染。日本则将超临界水应用于甲苯二胺回收，其高效性和环保性使其成为高新科技研究的重点，可将有毒物质转化为可再利用的原料，并用于发电技术的潜在应用。
所谓超临界水，是指当气压和温度达到一定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。此时，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的呈现高压高温状态的液体。安德里亚指出，超临界水具有两个显著的特性。一是具有极强的氧化能力，将需要处理的物质放入超临界水中，充入氧和过氧化氢，这种物质就会被氧化和水解。有的还能够发生自燃，在水中冒出火焰。另一个特性是可以与油等物质混合，具有较广泛的融合能力。这些特点使超临界水能够产生奇异功能。