大量海水被拖入地球內部,可能改變對全球水循環的認識

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 25 日 0:00 | 分類 自然科學 follow us in feedly

根據橫跨馬里亞納海溝的首次地震研究,海洋地殼下板塊間的慢速碰撞將水拖入地球深處的數量,是先前估計的 3 倍以上。



「人們知道隱沒帶(subduction zones)可把水拖下去,但不知道有多少水。」最近在華盛頓大學完成博士研究的 Chen Cai 說。Cai 是 11 月 15 日出版的自然期刊(journal Nature)第一作者。

美國國家科學基金會海洋科學部的主任 Candace Major 說:「這項研究表明,被俯衝帶拖曳進入地球深處的水比之前想像要多很多。研究結果顯示隱沒帶在地球水循環中的重要作用。」

為了進行研究,研究人員利用部署在馬里亞納海溝各地的 19 部被動式海底地震儀網路,以及 7 個島嶼的地震儀,聆聽一年多的地球隆隆聲──從環境雜訊到實際地震。馬里亞納海溝是西太平洋板塊隱沒至馬里亞納板塊下方的交界處,隨著板塊緩慢聚合,使西太平洋板塊下沉沒入地函。

▲ 圈起處即為馬里亞納海溝。(Source:華盛頓大學

新的地震觀測描繪太平洋板塊彎曲到海溝的更細緻入微的畫面(Cai 和 Wiens),解決三維構造,並跟蹤有不同含水能力岩石類型的相對速度。

板塊頂部的海水沿著斷層線向下延伸到地殼和上部地函,然後海水被困住了。在一定溫度和壓力條件下,化學反應迫使水變成非液體形式,如含水礦物,將水鎖定在板塊的岩石中。一直以來,板塊繼續下滑到地函深處,也將水帶進來。

對於地球上的水來說,有進也要有出。以地質時間而言,海平面皆保持相對穩定,變化不到 300 公尺。這意味著,在隱沒帶進入地球的所有水都必須以某種方式重新出現,而不是不斷堆積在地球內部。

科學家認為,當火山爆發時,大部分在海溝下沉的水會回到大氣。但根據新研究對水的修正估算,進入地球的水量似乎大大超過了流出量。

「透過火山弧返回的水量估計可能非常不確定,」Wiens 說,他希望這項研究能鼓勵其他研究人員重新考慮他們的模型,了解水如何從地球移出。「這項研究可能會引發一些重新評估。」

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay