地球吸入的水量是我們此前預期的三倍多。
根據橫跨馬裡亞納海溝的地震研究，海底構造板塊之間的慢速碰撞正在將水吸入地球的深處，而吸入的水量是我們此前預期的三倍多。
研究人員表示，馬裡亞納海溝是世界上最深的海溝，在這塊區域得到的觀測結果對全球水循環具有重要意義。
該研究的主要作者、來自聖路易斯華盛頓大學的陳才博士說道：“人們知道俯衝帶能夠吸水，但不知道能吸多少水。”
為研究提供資金的美國國家科學基金會海洋科學部的項目主任Candace Major說：“這項研究顯示，俯衝帶吸入地球內部——即地表以下數英里——的水量比預期的多很多。”
“該研究結果突出了俯衝帶在地球水循環中的重要作用。”
“此前，科學家預計在俯衝帶下60英里處，被吸收的水量變化很大，”地球和行星學教授、該研究的顧問Douglas A. Wiens說。
“造成此前計算的不確定性的原因是，俯衝帶最上層地幔的初始含水量不明確。”
海底的情況
為了進行這項研究，科學家在馬裡亞納海溝部署了19臺被動式海底地震儀，附近島嶼上則設置了7臺。從環境噪聲到實際地震的聲音，研究人員聆聽這些聲音超過一年。
馬裡亞納海溝是西太平洋板塊俯衝到馬里亞納板塊之下，隨著板塊緩慢匯合逐漸深入地幔而形成的。
新的地震觀測描繪出了太平洋板塊向馬裡亞納海溝彎曲的一幅更微妙的畫面——它解析了馬裡亞納海溝的三維結構，並追蹤了具有不同保水能力的岩石的相對速度。
岩石可以通過各種方式保水持水。板塊頂部的海水沿著斷層線（用於標記斷層面產狀）流入地殼和上層地幔中，然後水就被困住了。
在一定的溫度和壓力條件下，化學反應迫使水變成含水礦物質、溼岩石等非液體形式，將水鎖定在地質板塊的岩石中。
與此同時，板塊繼續向地球的深處下行，同時將水帶到了地幔。
以前在馬裡亞納海溝等俯衝帶的研究已經注意到俯衝板塊可以容納水，但卻無法確定水量和水到底能流得多深。
陳才博士表示：“先前的慣例是基於活躍水源進行研究，這種研究只能顯示水進入板塊後三到四英里的情況。這種地震研究利用海洋研究船噴槍產生的聲波，顯示出地下岩石結構的圖像。”
他說道：“在原先的研究中，科學家不能非常精確地瞭解岩石的厚度及其吸水量。”
“我們的研究試圖把問題集中在這一點上。如果水可以滲透到更深的板塊中，也可以留在板塊深處並向更深處流去。”
“地震圖像顯示，馬裡亞納海溝的水合岩石區域在海底下方延伸了近20英里，這比科學家以前所認為的要深得多。同時，水合岩石中的含水量也會非常大。 ”
流下去的水會怎樣？ 水往低處流，也往高處走
僅對馬裡亞納海溝地區來說，水的俯衝量是以前計算的四倍。研究人員還可以根據這些特徵，來預測全球其它海溝的狀況。
“如果其它古老而寒冷的俯衝板塊中具有相似的厚厚的含水地幔，那麼，對全球湧入深度大於60英里的地幔的水量的實際預估量一定會比現在增加大約三倍，”Wiens說。
對於地球上的水而言，降下去的水一定會上升到空氣中。海平面在地質時期內會保持相對穩定，變化小於1,000英尺。
這意味著所有在俯衝帶下降到地球內部的水必須以某種方式回升，而不是在地球內部不斷堆積。
科學家認為，當火山在數百英里之外噴發時，大部分通過海溝流下去的水都會以水蒸氣的形式返回到地球的大氣中。
但根據新研究對水修正後的估算，進入地球的水量似乎大大超過了出水量。
Wiens表示，根據估計，通過火山弧返回大氣的水量可能非常難以確定。他希望這項研究能夠鼓勵其他研究人員重新考慮他們的關於水如何重返地球循環的模型。
“這項研究可能會導致一些研究需要重新評估。”
石溪大學地球科學助理教授Weisen Shen表示，大規模長期評估板塊構造對研究全球水循環頗具意義，這種意義很難被準確量化。該項目涉及使用一種新工具將原始的地震記錄轉換成圖像，以便評估水量。
去阿拉斯加
為了探究水是如何向下流動的，除了馬裡亞納海溝之外，Wiens和其他科學家團隊最近在阿拉斯加近海部署了一個類似的地震網絡。
“根據板塊彎曲時的斷層類型，不同俯衝帶之間的水量是否有很大差異？”Wiens問道。
“在阿拉斯加和中美洲都有人提出這樣的建議。但還沒有人像我們在馬裡亞納海溝做的那樣，觀察板塊更深層的結構，”他說。
蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 晴空飛燕，轉載須授權
