根据一项跨越马里亚纳海沟的地震研究，海洋下构造板块的慢速碰撞将大约三倍多的水拖入地球深处。
研究人员表示，来自世界最深海沟的观测结果对全球水循环具有重要意义。
“人们知道俯冲带会带来水，但他们不知道有多少水，”最近在圣路易斯华盛顿大学完成博士研究的陈蔡说，他是这篇论文的第一作者，该论文发表在 自然。
资助这项研究的美国国家科学基金会海洋科学部项目主任坎迪斯·梅杰（Candace Major）表示：“这项研究表明，俯冲带将更多的水移入地球深处（地表以下数英里）。”
“结果强调了俯冲带在地球水循环中的重要作用。”
“对于俯冲深度超过 60 英里的水量，之前的估计差异很大，”地球与行星科学教授、蔡的研究顾问道格拉斯·A·维恩斯 (Douglas A. Wiens) 说。
“这些计算中不确定性的主要来源是俯冲的最上地幔的初始含水量。”
在海底
为了进行这项研究，研究人员利用部署在马里亚纳海沟的 19 台被动海底地震仪以及 7 台岛上地震仪组成的网络，聆听了一年多的地球隆隆声（从环境噪音到实际地震）。
海沟是西太平洋板块在马里亚纳板块下方滑动的地方，并随着板块缓慢汇聚而深入地幔。
新的地震观测描绘了太平洋板块弯曲进入海沟的更细致的图景，解析了其三维结构并跟踪了具有不同保水能力的岩石类型的相对速度。
岩石可以通过多种方式抓住并保持水。 板块顶部的海水沿着板块碰撞和弯曲区域的断层线向下流入地壳和上地幔。 然后它就被困住了。
在一定的温度和压力条件下，化学反应迫使水变成非液体形式，成为含水矿物（湿岩石），将水锁定在地质板块的岩石中。
与此同时，板块继续向地幔深处爬行，并带走了水。
先前对马里亚纳海沟等俯冲带的研究指出，俯冲板块可以容纳水。 但他们无法确定它有多少水以及它有多深。
蔡说：“以前的惯例是基于主动震源研究，这种研究只能显示传入板块顶部 3-4 英里的情况。”他指的是一种使用船上气枪爆炸产生的声波的地震研究。一艘海洋研究船，用于创建地下岩石结构的图像。
“他们无法非常精确地了解它的厚度或水分含量，”他说。
“我们的研究试图限制这一点。如果水可以更深入地渗透到板块中，它就可以留在那里并被带到更深的深度。”
地震图像显示，马里亚纳海沟的水合岩石区域延伸到海底以下近 20 英里，比之前认为的要深得多。 这块水合岩石中可以容纳的水量是相当可观的。
跌倒的一定会出现
仅马里亚纳海沟地区的水俯冲量就比之前计算的多四倍。 研究人员还可以推断这些特征来预测全球其他海沟下的状况。
维恩斯说：“如果其他古老的冷俯冲板片也含有类似厚的含水地幔层，那么对超过 60 英里深度处进入地幔的全球水通量的估计必须增加约三倍。”
对于地球上的水来说，下降的必然会上升。 海平面在整个地质时期一直保持相对稳定，变化幅度小于 1,000 英尺。
这意味着所有在俯冲带流入地球的水都必须以某种方式返回，而不是不断堆积在地球内部。
科学家认为，当数百英里外的火山喷发时，大部分从海沟流下的水都会以水蒸气的形式从地球返回到大气中。
但根据新研究对水的修正估计，进入地球的水量似乎大大超过了流出的水量。
维恩斯说：“对水通过火山弧回流的估计可能非常不确定。”他希望这项研究能够鼓励其他研究人员重新考虑他们的水如何从地球回流的模型。
“这项研究可能会引起一些重新评估。”
石溪大学地球科学助理教授沉伟森表示，评估大规模、长期的构造对全球水循环有重大贡献，而这很难精确量化。他的项目工作涉及使用一种新颖的工具来转移原始水。地震记录转化为图像，团队可以用它来估计水量。
这是阿拉斯加
超越马里亚纳海沟，维恩斯和其他科学家团队最近在阿拉斯加近海部署了一个类似的地震网络，以研究水如何向下移动到那里的地球。
“根据板块弯曲时断层的类型，一个俯冲带与另一个俯冲带之间的水量是否有很大差异？” 维恩斯问道。
“在阿拉斯加和中美洲有人提出过这样的建议。但还没有人像我们在马里亚纳海沟那样研究过更深层的结构，”他说。
该研究发表于自然。
