新发现:地球将巨量海水拖进地幔深处

新发现:地球将巨量海水拖进地幔深处

地球的构造板块在海洋底部相互运动时,它们将海水拖入行星内部的水量是之前想象的三倍。

这些是11月14日“自然”杂志上发表的一篇新论文得出的结论。

利用马里亚纳斯海沟地震倾向俯冲带的地震波,研究人员能够估算出多少海水被融入深入地表深处的岩石中。

哥斯达黎加大学Lamont-Doherty地球观测站的海洋地质学和地球物理学研究员Donna Shillington在文章中写道,该发现对于理解地球的深水循环具有重大影响。地球表面下的水可以促进岩浆的发育,并且可以润滑断层,使地震更容易发生。

水储存在矿物的晶体结构中,当全新的,滚烫的海洋板块形成时,以及板块弯曲和破裂时,液体被结合到地壳中。 后一个过程被称为俯冲,是水深入地幔唯一的途径。

圣路易斯华盛顿大学的研究负责人Chen Cai说:“在我们做这项研究之前,每个研究人员都知道水必须由俯冲板块带走,但他们只是不知道究竟有多少水。”

研究人员使用了位于西太平洋马里亚纳海沟中部的地震传感器网络所获取的数据。 海沟的最深部分位于海平面以下近11公里处。 传感器探测到地震和地震的回声,像钟声一样响彻地壳。 Cai和他的团队追踪了这些地震的速度:他说,速度的减慢将表明岩石中充满水的裂缝和“水合”矿物,这些矿物会锁住水晶中的水。

Cai说,研究人员在距离地表30公里的地壳深处观察到这种减速。利用测得的速度,以及那里发现的已知温度和压力,研究小组计算出俯冲带每百万年将30亿兆克(Teragram)的水拉入地壳(一兆克等于十亿公斤)。

海水实际很重,1米长的水立方体重1024千克。 但是,俯冲带拉下来的水的数量令人难以置信。 Cai说,这也是以前估计可以吸收的俯冲带水量的三倍。

这引发了一些问题。 研究人员表示,新估计的水量下降幅度大于估计火山喷出的水量,这意味着科学家们在估算中遗漏了一些东西。Cai说,海洋中没有缺水。 这意味着拖入地壳的水量和喷出的水量应大致相等。 事实上,这正是科学家们尚未理解的地方,他们并不清楚海洋深处的水是如何在地球内部移动的。