馬里亞納海溝是位於西太平洋的一條巨大的海溝,其整體呈月牙形,長度大約有2550公里,平均寬度可達70公里。不過這條海溝最引人注目的並不是它的規模,而是它的深度,測量數據表明,其最深處可深達11公里左右,它也因此成為了已知地球上最深的海溝。
如此深的一條海溝,理所當然地成為了科學家的重點關注物件,在過去的日子中,科學家已對其展開了一系列的研究,揭示了不少關於它的秘密,例如科學家就發現,長期以來,馬里亞納海溝一直在吞噬海水,平均每年30億噸,而這樣的情況,已持續了上百萬年。這到底是怎麼回事呢?下面我們就來瞭解一下。
由於馬里亞納海溝的極端深度,直接觀測其內部結構和物質運動存在著巨大的技術難題,因此科學家只能用間接的方法來進行研究,其中最常用的方法就是基於地震波的分析。
通過大量監測地震波在馬里亞納海溝下方岩石層的傳播情況,科學家發現,那裡的地震波速度存在大範圍的異常減緩的現象,而這就表明瞭,那裡存在著大量的流體(因為流體的存在會降低岩石的剛性,從而減緩地震波的傳播速度)。
在此之後,科學家通過仔細分析地震波的傳播特徵,最終確定了馬里亞納海溝下方岩石層中的流體,其實是就是來自其上方的海水。科學家認為,海水進入馬里亞納海溝下方岩石層的途徑主要有兩個,一個是通過岩石層自身的裂縫和孔隙滲入,另一個則與板塊俯衝密切相關。
簡單來講,地球的岩石圈並非一個整體,而是由若干個的板塊構成,在地球內部物質活動的驅動下,這些板塊一直在緩慢地運動,在它們之間,免不了會發生一些碰撞。
當板塊發生碰撞時,它們有可能會互相擠壓,把地殼抬升起來,形成高聳的山脈,比如我們熟悉的喜馬拉雅山脈,就是印度板塊和歐亞板塊互相擠壓的結果,而另一種情況是,當兩個板塊碰撞時,其中一個密度較大的板塊會“潛入”到另一個密度較小的板塊之下,這就被稱為板塊俯衝。
實際上,馬里亞納海溝的形成,正是太平洋板塊向菲律賓板塊下方俯衝所造成的,所以在此過程中,當然也會讓大量的海水進入到馬里亞納海溝下方岩石層之中。
而隨著俯衝板塊逐漸深入地球內部,其所處的溫度和壓強環境會不斷升高,達到一定程度時,岩石層中的一些礦物會與滲透進來的水發生化學反應,形成新的含水礦物,如此一來,大量海水就被“鎖定”在其中。
重要的是,太平洋板塊的俯衝是一個極為漫長的過程,並且至今還沒有停止,而這也就意味著,在過去的很長一段時間里,馬里亞納海溝一直在吞噬海水,而在可以預見的未來里,這種情況仍將持續。
通過對比不同深度和位置的地震波傳播速度異常區域,並結合地球板塊運動模型的數值類比與推演,科學家估算出,這樣的情況已經持續了持續上百萬年,平均每年有大約30億噸的海水被吞噬。
那麼,被馬里亞納海溝吞噬的海水去哪了?難道它們就永遠地消失在地球深處了嗎?答案是否定的,實際上,這些海水並不會永久消失。
科學家指出,隨著俯衝板塊的持續下沉,含水的岩石層會進入溫度和壓強更高的地幔區域,因為水的存在會降低岩石的熔點,所以當溫度達到一定閾值時,這些含水岩石會首先開始熔化,形成岩漿。
由於岩漿的密度明顯小於周圍的物質,因此它們又會其向上運動,一旦有機會,它們就會通過地殼的薄弱區域釋放出來,而最常見的釋放方式,就是火山活動。
與之對應的是,探測數據顯示,馬里亞納海溝附近區域就分佈著大量的火山噴發后形成的地貌,它們在整體上呈弧形排列,並且其走向與馬里亞納海溝基本一致,而這就清楚地表明瞭,那些被吞噬掉的海水,又會通過這些火山重新回到了海洋里。
當然,這些“重回海洋”的海水很可能並不是全部,也就是說,我們並不能排除有一部分海水進入地球深處、並在那裡長時間滯留的可能性。
不過從巨集觀層面來看,這樣的“損失”對地球水量的影響是微不足道的,畢竟地球的水量高達130億億噸,另一方面,地球上其他區域的火山活動,也會不斷地把地球深處的水釋放出來,所以地球的水量是相對穩定的,我們也不必為此感到擔心。