马里亚纳海沟每年吞3000万亿吨水,为何太平洋没有被吞干呢?
在多数人的印象里,马里亚纳海沟只是太平洋底一道静态的深邃疤痕,沉默地横卧在板块交界处。
但最新的深海探测数据却抛出了一个震撼的结论:马里亚纳海沟并非静止不动,它正在以惊人的速度吞噬着海水。
这个发现让全球地质学家陷入深思。
根据最基本的质量守恒定律,这些被吞噬的海水绝不可能凭空消失。
那么,它们究竟去往了何处?
更令人兴奋的是,这些海水的地下旅程,或许正握着地球物质循环的关键钥匙。
甚至有可能,解开困扰科学界数十年的地球海洋起源之谜。
要读懂这个秘密,我们首先要走进马里亚纳海沟的“身世”。
这条举世闻名的海沟,坐落于西太平洋海域,准确来说,是在马里亚纳群岛东侧。
它的形成,源于太平洋板块与亚欧板块的激烈碰撞——密度更大的太平洋板块,以俯冲的姿态钻进亚欧板块下方,在地球表面勾勒出一道长达2550公里、平均宽度70公里的巨大沟壑。
其最深处位于斐查兹海渊,探测数据显示深度已突破11公里,若将世界最高峰珠穆朗玛峰放入其中,峰顶距离海面仍有近2公里的距离。
需要说明的是,这一深度并非最终定论,由于深海探测的技术难度极高,人类对这片海域的探索还远未全面,未来随着探测设备的升级,这一数值可能会被修正。
迄今为止,成功抵达马里亚纳海沟最深处的探测器,数量仅有个位数,甚至比登陆月球的探测器还要稀少。
亲身潜入这片深海的人类,更是屈指可数,目前全球仅有三人完成过这一壮举。
很多人会疑惑:人类早已能冲出地球、翱翔太空,为何征服深海却如此艰难?
答案,就藏在深海极端恶劣的环境里。
在海洋中,水压会随着深度的增加呈线性上升,每下潜100米,水压就会增加约10个标准大气压。
以斐查兹海渊11000米的深度计算,此处的水压高达110兆帕,相当于每平方厘米的面积上,要承受1.1吨的重量。
要知道,地球表面的标准大气压仅为101千帕,1兆帕等于1000千帕,这种压力的恐怖程度可想而知——即便是坚硬的钢铁,在这样的高压下也会被轻易压变形。
反观宇宙空间,近乎真空的环境压强可视为0千帕,与地表大气压仅相差一个标准大气压,宇航员只需通过宇航服的增压系统,就能轻松平衡体内外压强。
但在马里亚纳海沟,仅靠潜水服根本无法抵御如此恐怖的高压,必须依靠专业的深潜器——其外壳采用特制的高强度钛合金,能在高压环境下保持结构稳定,这也是为何全球仅有美国、中国、日本等少数国家能完成深海探测任务。
长期以来,受探测技术的限制,人类对马里亚纳海沟的认知始终停留在“静态深渊”的层面。
直到近年,随着我国“奋斗者”号等先进深潜器的投入使用,科学家才得以获取更精准的探测数据,也因此发现了一个惊人的事实:马里亚纳海沟不仅仍在持续加深,还在源源不断地“吞噬”海水。
探测数据显示,马里亚纳海沟每年吞噬的海水总量约为30亿吨。
这个数字看似抽象,我们可以做一个直观的对比:我国最大的淡水湖鄱阳湖,总蓄水量约为276亿立方米,换算成质量约为276亿吨,这意味着马里亚纳海沟每年吞噬的海水,相当于1/9个鄱阳湖的水量。
若以更长的时间尺度计算,每100万年,它的吞水量就高达3千万亿吨。
根据地质学家的测算,马里亚纳海沟已形成约6000万年,累计吞噬的海水总量,足以淹没地球上任何一个大洲——即便是面积最大的亚洲,也能被完全覆盖,且水深能达到数千米。
但令人费解的是,数十亿年来,太平洋不仅没有被吸干,反而始终是全球面积最大的海洋,海平面也未出现明显下降。
这些被吞噬的海量海水,究竟去了哪里?
要解答这个问题,我们必须先理清地球的内部圈层结构。
我们脚下的地球,从外到内依次分为地壳、地幔和地核三个圈层。
地球上绝大多数生物都生活在地壳之上,我们熟悉的山川、河流、海洋等地理环境,也都属于地壳的一部分。
马里亚纳海沟位于地壳的表层,而地球地壳的平均厚度约为17千米——大陆地壳较厚,平均厚度约33千米;海洋地壳较薄,平均厚度仅为6-10千米。
由于马里亚纳海沟是板块俯冲形成的,此处的地壳被进一步拉伸变薄,厚度仅约6千米,是全球地壳最薄的区域之一。
也正因为如此,被马里亚纳海沟吞噬的海水,才有了深入地球内部的“通道”——它们最终会穿过地壳的裂缝,渗入地壳的下一层级——地幔。
地幔是地球内部体积最大、质量最重的圈层,厚度约2900千米,占地球总质量的68.1%。
根据温度和物质状态的不同,地幔又分为上地幔和下地幔,其中上地幔顶部与地壳底部的交界处,存在一个呈熔融状态的圈层,被称为软流层。
软流层的温度介于700℃至1400℃之间,这里的岩石处于部分熔融的状态,也就是我们俗称的岩浆,它也是地球火山喷发物质的主要发源地。
很多人会想当然地认为,海水流入如此高温的软流层后,会立刻蒸发成水蒸气。
但事实并非如此。
软流层的压强高达数千个标准大气压,远超地球表面的任何区域,在这种极端高温高压环境下,海水并不会简单地汽化,而是会与软流层中的硅酸盐矿物发生复杂的化学反应,最终融入岩浆之中,转化为一种含羟基的特殊化合物。
这些藏在化合物中的水分,并不会永远停留在地幔中,它们会通过多种途径重新回到地表,完成一场跨越圈层的循环。
第一种途径,也是最主要的途径,是通过火山喷发。
当岩浆受到地壳运动的挤压,从火山口喷发而出时,地表的压强会骤降至标准大气压,远小于软流层的压强。
此时,原本融入岩浆化合物中的水分,会在压力差的作用下发生分解,重新转化为水蒸气,随火山喷发释放到大气中。
这些水蒸气在大气中随气流运动,遇到冷空气后会凝结成小水滴,形成云,最终通过降雨、降雪等形式落到地表。
这些降水一部分会渗入地下,成为地下水;另一部分则会汇入河流,最终流进大海——但这片大海未必是太平洋,有可能是大西洋、印度洋甚至北冰洋,相当于这些海水只是换了一个“家园”。
第二种途径,是通过软流层的冷却固化。
部分含有水分的岩浆,并不会通过火山喷发直接喷出,而是会在地壳的裂缝中缓慢冷却,最终固化为岩石,成为地壳的一部分。
这些岩石中含有大量的含水矿物,在漫长的地质年代里,随着地壳的抬升和风化作用,含水矿物会逐渐分解,释放出其中的水分。
这些水分一部分会渗入地下,补充地下水;另一部分则会直接汇入河流,最终流向大海,同样完成循环。
法国克莱蒙奥弗涅大学的一项最新研究,还揭示了第三种更隐蔽的循环路径。
研究发现,地幔过渡带(位于上地幔和下地幔之间,深度410-660千米)能够储存大量水分,其储量相当于0.6个海洋的水量。
当这些含水的地幔物质向上涌升时,会在压力降低的过程中发生脱水熔融,形成含水分的岩浆“雨”,缓慢渗透到上地幔顶部。
这些岩浆最终会通过地壳的薄弱区域渗出,释放出其中的水分,或通过火山喷发进入大气,或直接补充地下水系统。
当然,马里亚纳海沟吞噬的海水,并非全部都会深入到地幔之中。
前文提到,马里亚纳海沟区域的地壳厚度仅约6千米,且地壳的主要成分是岩石,这些岩石并非完全致密,内部存在着大量的裂缝和空隙。
海水被吞噬后,在穿过地壳前往地幔的过程中,有一部分会因为岩石的孔隙而“改道”,以液态形式顺着地壳的裂缝流动,最终成为地下水。
这些地下水会在地下形成庞大的水流系统,缓慢流动数千年甚至数百万年,最终通过泉眼等形式涌出地表,或直接汇入海洋,同样参与到全球的水循环中。
综上所述,无论是深入地幔后随火山喷发回归,还是冷却固化后随岩石风化释放,亦或是在地壳中改道成为地下水,马里亚纳海沟吞噬的海水,最终都会回到大海之中…
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