马里亚纳海沟是位于西太平洋的一条巨大的海沟,其整体呈月牙形,长度大约有2550公里,平均宽度可达70公里。不过这条海沟最引人注目的并不是它的规模,而是它的深度,测量数据表明,其最深处可深达11公里左右,它也因此成为了已知地球上最深的海沟。
如此深的一条海沟,理所当然地成为了科学家的重点关注对象,在过去的日子中,科学家已对其展开了一系列的研究,揭示了不少关于它的秘密,例如科学家就发现,长期以来,马里亚纳海沟一直在吞噬海水,平均每年30亿吨,而这样的情况,已持续了上百万年。这到底是怎么回事呢?下面我们就来了解一下。
由于马里亚纳海沟的极端深度,直接观测其内部结构和物质运动存在着巨大的技术难题,因此科学家只能用间接的方法来进行研究,其中最常用的方法就是基于地震波的分析。
通过大量监测地震波在马里亚纳海沟下方岩石层的传播情况,科学家发现,那里的地震波速度存在大范围的异常减缓的现象,而这就表明了,那里存在着大量的流体(因为流体的存在会降低岩石的刚性,从而减缓地震波的传播速度)。
在此之后,科学家通过仔细分析地震波的传播特征,最终确定了马里亚纳海沟下方岩石层中的流体,其实是就是来自其上方的海水。科学家认为,海水进入马里亚纳海沟下方岩石层的途径主要有两个,一个是通过岩石层自身的裂缝和孔隙渗入,另一个则与板块俯冲密切相关。
简单来讲,地球的岩石圈并非一个整体,而是由若干个的板块构成,在地球内部物质活动的驱动下,这些板块一直在缓慢地运动,在它们之间,免不了会发生一些碰撞。
当板块发生碰撞时,它们有可能会互相挤压,把地壳抬升起来,形成高耸的山脉,比如我们熟悉的喜马拉雅山脉,就是印度板块和欧亚板块互相挤压的结果,而另一种情况是,当两个板块碰撞时,其中一个密度较大的板块会“潜入”到另一个密度较小的板块之下,这就被称为板块俯冲。
实际上,马里亚纳海沟的形成,正是太平洋板块向菲律宾板块下方俯冲所造成的,所以在此过程中,当然也会让大量的海水进入到马里亚纳海沟下方岩石层之中。
而随着俯冲板块逐渐深入地球内部,其所处的温度和压强环境会不断升高,达到一定程度时,岩石层中的一些矿物会与渗透进来的水发生化学反应,形成新的含水矿物,如此一来,大量海水就被“锁定”在其中。
重要的是,太平洋板块的俯冲是一个极为漫长的过程,并且至今还没有停止,而这也就意味着,在过去的很长一段时间里,马里亚纳海沟一直在吞噬海水,而在可以预见的未来里,这种情况仍将持续。
通过对比不同深度和位置的地震波传播速度异常区域,并结合地球板块运动模型的数值模拟与推演,科学家估算出,这样的情况已经持续了持续上百万年,平均每年有大约30亿吨的海水被吞噬。
那么,被马里亚纳海沟吞噬的海水去哪了?难道它们就永远地消失在地球深处了吗?答案是否定的,实际上,这些海水并不会永久消失。
科学家指出,随着俯冲板块的持续下沉,含水的岩石层会进入温度和压强更高的地幔区域,因为水的存在会降低岩石的熔点,所以当温度达到一定阈值时,这些含水岩石会首先开始熔化,形成岩浆。
由于岩浆的密度明显小于周围的物质,因此它们又会其向上运动,一旦有机会,它们就会通过地壳的薄弱区域释放出来,而最常见的释放方式,就是火山活动。
与之对应的是,探测数据显示,马里亚纳海沟附近区域就分布着大量的火山喷发后形成的地貌,它们在整体上呈弧形排列,并且其走向与马里亚纳海沟基本一致,而这就清楚地表明了,那些被吞噬掉的海水,又会通过这些火山重新回到了海洋里。
当然,这些“重回海洋”的海水很可能并不是全部,也就是说,我们并不能排除有一部分海水进入地球深处、并在那里长时间滞留的可能性。
不过从宏观层面来看,这样的“损失”对地球水量的影响是微不足道的,毕竟地球的水量高达130亿亿吨,另一方面,地球上其他区域的火山活动,也会不断地把地球深处的水释放出来,所以地球的水量是相对稳定的,我们也不必为此感到担心。