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天文新知

大量的海水被拖入地球內部,可能改變對全球水循環的認識。

世界上最深海溝的觀測結果對全球水循環具有重要意義

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三倍以上。

「人們知道隱沒帶(subduction zones)可以把水拖曳下去,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)的第一作者。

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-比之前想像的要多很多。研究結果章顯了隱沒帶在地球水循環中的重要作用。」

為了進行這項研究,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絡以及7個島嶼上的地震儀,聆聽了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,使得西太平洋板塊下沉入地函。

新的地震觀測描繪了太平洋板塊彎曲到海溝的更細緻入微的畫面(Cai和Wiens)-解決其三維構造,並跟蹤具有不同含水能力的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中。然後海水被困住了。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,而不是不斷地堆積在地球內部。

科學家認為,當火山爆發時,大部分在海溝下沉的水會從地球回到大氣中。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水的流出量。
「通過火山弧返回的水的估計可能非常不確定,」Wiens說,他希望這項研究能夠鼓勵其他研究人員重新考慮他們的模型,了解水是如何從地球中移出的。「這項研究可能會引起一些重新評估。」

 
資料來源:Space Daily

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