马里亚纳海沟坐落于西太平洋,呈月牙形延展,全长约2550公里,平均宽度70公里。它最令人惊叹的并非规模,而是极致深度——最深处达11公里左右,是地球已知最深的海沟,也成为科学家探索地球深处奥秘的核心靶点。
研究发现,这条深海沟壑竟在持续吞噬海水,平均每年吞噬量达30亿吨,且这一现象已延续上百万年。如此庞大的水量去向何方,成为困扰科学界的谜题。由于海沟深度极端,直接观测内部结构与物质运动难度极大,科学家主要依靠地震波分析这一间接手段展开研究。
通过监测地震波在海沟下方岩石层的传播规律,科学家发现此处地震波速度存在大范围异常减缓。这一现象表明岩石层中存在大量流体,因为流体会降低岩石刚性,进而拖慢地震波传播速度。进一步分析后,科学家确认这些流体正是来自上方的海水。
海水渗入海沟下方岩石层主要有两大途径:一是通过岩石自身的裂缝与孔隙渗透;二是借助板块俯冲作用。地球岩石圈由多个板块构成,板块在地球内部物质驱动下不断运动,碰撞时或挤压抬升形成山脉,或发生密度大的板块俯冲到密度小的板块之下的现象。
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的结果。俯冲过程中,大量海水被带入海沟下方的岩石层。随着俯冲板块向地球内部深入,温度和压强不断升高,岩石层中的部分矿物会与渗入的海水发生化学反应,形成新的含水矿物,将海水“锁定”其中。
太平洋板块的俯冲至今仍在持续,这意味着海沟吞噬海水的过程不会停歇。科学家结合地震波异常区域监测与板块运动模型推演,估算出这一过程已持续上百万年,年均吞噬海水30亿吨。
这些被吞噬的海水并未永久消失。当俯冲板块下沉至地幔区域,更高的温压环境会让含水岩石熔化形成岩浆。岩浆密度小于周围物质,会向上运动,借助地壳薄弱区域释放,火山活动便是最主要的释放方式。
探测数据显示,马里亚纳海沟附近分布着大量弧形排列的火山地貌,走向与海沟基本一致,印证了被吞噬的海水会通过火山活动重回海洋。虽不排除部分海水可能滞留地球深处,但地球总水量达130亿亿吨,这种“损失”微乎其微。同时,全球其他区域的火山活动也在持续释放地幔中的水,维持着地球水量的相对稳定,无需对此担忧。