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地球正疯狂喝水 但没人知道去了哪里

  • 2018-11-30 15:53:39
  • 来源:大视野I LOOK
  • 编辑:高密信息港
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根据横跨马里亚纳海沟的地震研究,海底构造板块之间的慢速碰撞正在将水吸入地球的深处,而吸入的水量是我们此前预期的三倍多。  

研究人员表示,马里亚纳海沟是世界上最深的海沟,在这块区域得到的观测结果对全球水循环具有重要意义。

该研究的主要作者、来自圣路易斯华盛顿大学的陈才博士说道:“人们知道俯冲带能够吸水,但不知道能吸多少水。”

为研究提供资金的美国国家科学基金会海洋科学部的项目主任Candace Major说:“这项研究显示,俯冲带吸入地球内部——即地表以下数英里——的水量比预期的多很多。

“该研究结果突出了俯冲带在地球水循环中的重要作用。”

“此前,科学家预计在俯冲带下60英里处,被吸收的水量变化很大.”地球和行星学教授、该研究的顾问Douglas A. Wiens说。

“造成此前计算的不确定性的原因是,俯冲带最上层地幔的初始含水量不明确。”

海底的情况

为了进行这项研究,科学家在马里亚纳海沟部署了19台被动式海底地震仪,附近岛屿上则设置了7台。从环境噪声到实际地震的声音,研究人员聆听这些声音超过一年。

马里亚纳海沟是西太平洋板块俯冲到马里亚纳板块之下,随着板块缓慢汇合逐渐深入地幔而形成的。

新的地震观测描绘出了太平洋板块向马里亚纳海沟弯曲的一幅更微妙的画面——它解析了马里亚纳海沟的三维结构,并追踪了具有不同保水能力的岩石的相对速度。

岩石可以通过各种方式保水持水。板块顶部的海水沿着断层线(用于标记断层面产状)流入地壳和上层地幔中,然后水就被困住了。

在一定的温度和压力条件下,化学反应迫使水变成含水矿物质、湿岩石等非液体形式,将水锁定在地质板块的岩石中。

与此同时,板块继续向地球的深处下行,同时将水带到了地幔。 

以前在马里亚纳海沟等俯冲带的研究已经注意到俯冲板块可以容纳水,但却无法确定水量和水到底能流得多深。 

陈才博士表示:“先前的惯例是基于活跃水源进行研究,这种研究只能显示水进入板块后三到四英里的情况。这种地震研究利用海洋研究船喷枪产生的声波,显示出地下岩石结构的图像。”

他说道:“在原先的研究中,科学家不能非常精确地了解岩石的厚度及其吸水量。”  

“我们的研究试图把问题集中在这一点上。如果水可以渗透到更深的板块中,也可以留在板块深处并向更深处流去。”

“地震图像显示,马里亚纳海沟的水合岩石区域在海底下方延伸了近20英里,这比科学家以前所认为的要深得多。同时,水合岩石中的含水量也会非常大。 ”

流下去的水会怎样? 水往低处流,也往高处走

仅对马里亚纳海沟地区来说,水的俯冲量是以前计算的四倍。研究人员还可以根据这些特征,来预测全球其它海沟的状况。

“如果其它古老而寒冷的俯冲板块中具有相似的厚厚的含水地幔,那么,对全球涌入深度大于60英里的地幔的水量的实际预估量一定会比现在增加大约三倍.”Wiens说。

对于地球上的水而言,降下去的水一定会上升到空气中。海平面在地质时期内会保持相对稳定,变化小于1,000英尺。

这意味着所有在俯冲带下降到地球内部的水必须以某种方式回升,而不是在地球内部不断堆积。

科学家认为,当火山在数百英里之外喷发时,大部分通过海沟流下去的水都会以水蒸气的形式返回到地球的大气中。

但根据新研究对水修正后的估算,进入地球的水量似乎大大超过了出水量。

Wiens表示,根据估计,通过火山弧返回大气的水量可能非常难以确定。他希望这项研究能够鼓励其他研究人员重新考虑他们的关于水如何重返地球循环的模型。

“这项研究可能会导致一些研究需要重新评估。”

石溪大学地球科学助理教授Weisen Shen表示,大规模长期评估板块构造对研究全球水循环颇具意义,这种意义很难被准确量化。该项目涉及使用一种新工具将原始的地震记录转换成图像,以便评估水量。

去阿拉斯加

为了探究水是如何向下流动的,除了马里亚纳海沟之外,Wiens和其他科学家团队最近在阿拉斯加近海部署了一个类似的地震网络。

“根据板块弯曲时的断层类型,不同俯冲带之间的水量是否有很大差异?”Wiens问道。

“在阿拉斯加和中美洲都有人提出这样的建议。但还没有人像我们在马里亚纳海沟做的那样,观察板块更深层的结构.”他说。 

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