地球海沟每年吸入30亿吨海水,为什么海平面不会下降?

2021-02-27 01:56:48 火星一号


在地球表面,97%的水都在海洋中。在太阳光的照射下,海水大量蒸发到空气中形成水汽,再转化为雨水落下来,或者经由河水汇入海洋。通过这样的水文循环,地球海平面可以保持相对稳定的状态。

然而,科学家通过研究发现,地球内部正从海洋大量吞噬海水。据估计,每年有30亿吨海水被拽入地球内部。既然如此,全球海平面没有变得越来越低,反而上升了呢?

全球海洋的平均深度可达3700米,在海洋底下是硬质的海床,那里是地壳的表面。不过,海床并非是完全密闭的,海水会通过海底的俯冲带掉进地球深处,这是水进入地球内部的唯一方式。

西太平洋板块俯冲到马里亚纳板块下方,形成了地球上最深的海沟——马里亚纳海沟,其深度可达11000米。为了研究俯冲带到底吞噬了多少的海水,地质学家在马里亚纳海沟海域部署了多个海底地震仪和岛屿地震仪,用于监测地球内部传出来的地震波。

就像声波一样,地震波在不同介质中的传播速度并不一致,在岩石中的传播速度要快于在水中的传播速度。如果海床地下还有大量的地下水,当地震波穿过时,其速度会变慢,地震仪就能监测到,从而知道有多少海水被地壳吞噬掉。

海水进入地壳,乃至更深的上地幔之后,并不是直接以液态形式存在,而是会与岩石相结合。地球内部的温度和压力很高,水与岩石结合成了含水矿物,主要是水镁石。

根据地震仪的探测结果,马里亚纳海沟下方的30公里区域,存在大量的含水矿物,其中包含了相当多的水,总量远超此前的估计。如果把这个结果推广到全球海域,那么,俯冲带每百万年会把多达3000万亿吨的海水吸入地壳中,也就是每年30亿吨。地壳和地幔中储存着数量庞大的水,储水量至少相当于全球海水总量,最多有可能达到全球海水总量的3倍。

地球海洋中又存在多少水呢?据估计,全球海洋的总体积为13.5亿立方公里,海水平均密度为1.025吨/立方米,那么,全球海水总质量约为138亿亿吨(1.38×10^18吨)。

按照每年流失30亿吨海水的速率来计算,只要4.6亿年的时间,全球海洋就会完全干涸。但事实并没有,地球海洋已经存在了漫长的时间,在地球诞生之后不久就已经形成。

45亿年前,在含水的原行星盘中,星子之间不断碰撞成长,最终形成了地球。随着地质运动和火山喷发,形成地球的岩石逐渐向地表渗透出水。另外,彗星撞击地球也会带来大量的水。

到了43亿年前,地球冷却下来,水逐渐凝结形成了海洋。自那之后,无论板块怎么运动,地球上一直存在海洋。水一直在地球上循环,海水并没有干涸掉。因此,地球内部的水会通过某些方式重新回到地表。

科学家认为,在火山喷发的过程中,水会被喷发到大气中。不过,火山带出的水远少于俯冲带吞噬掉的水。这意味着还有其他不为人知的方式,可以让水回到地表。

至于全球海平面不降反升,主要原因在于全球变暖。人类大量排放二氧化碳,增强温室效应,引发全球气温升高。这会导致海水热膨胀,体积变大。另外,还会导致冰川融化,更多的液态水进入海洋中。前者对海平面上升的贡献率为42%,后者为58%。与20世纪初相比,目前全球海平面已经上升了大约20厘米。

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