Cameron Merritt
0 
1921
31
När jordens tektoniska plattor dyker under varandra drar de tre gånger så mycket vatten in i planetens inre som tidigare trott.
Det är resultatet av en ny artikel publicerad idag (14 november) i tidskriften Nature. Genom att använda de naturliga seismiska ruslarna från den jordbävningsutsatta subduktionszonen vid Marianas dike, där Stillahavsplattan glider under den filippinska plattan, kunde forskarna uppskatta hur mycket vatten som införlivas i klipporna som dyker djupt under ytan. [På foton: Ocean Hidden Beneath Earth's Surface]
Fyndet har stora konsekvenser för att förstå jordens djupa vattencykel, skrev maringeologi och geofysikforskare Donna Shillington från Lamont-Doherty Earth Observatory vid Columbia University i en op-ed som åtföljde den nya artikeln. Vatten under jordytan kan bidra till utvecklingen av magma och kan smörja fel, vilket gör jordbävningar mer troligt, skrev Shillington, som inte var inblandad i den nya forskningen.
Djupt vattencykeln
Vatten lagras i den kristallina strukturen hos mineraler, skrev Shillington. Vätskan införlivas i jordens jordskorpa både när helt nya, rörledande oceaniska plattor bildas och när samma plattor böjs och spricker när de maler under sina grannar. Den senare processen, kallad subduktion, är det enda sättet att vatten tränger in djupt i jordskorpan och manteln, men lite är känt om hur mycket vatten som rör sig under processen, skrev studieledaren Chen Cai vid Washington University i St. Louis och hans kollegor i sina nytt papper.
"Innan vi gjorde den här studien visste varje forskare att vatten måste transporteras av den subduktiva plattan," berättade Cai. "Men de visste bara inte hur mycket vatten."
Forskarna använde data som hämtats av ett nätverk av seismiska sensorer placerade runt den centrala Marianas dike i västra Stilla havet. Den djupaste delen av diket är nästan 11 mil under havsnivån. Sensorerna upptäcker jordbävningar och ekon från jordbävningar som ringer genom jordskorpan som en klocka. Cai och hans team spårade hur snabbt dessa temblorer reste: En nedgång i hastighet, sade han, skulle indikera vattenfyllda sprickor i stenar och "hydratiserade" mineraler som låser upp vatten i deras kristaller.
Saknas vatten
Forskarna observerade sådana avmattningar djupt in i jordskorpan, cirka 30 mil under ytan, sade Cai. Med hjälp av de uppmätta hastigheterna, tillsammans med de kända temperaturerna och trycket som hittades där, beräknade teamet att subduktionszonerna drar 3 miljarder teragram vatten in i jordskorpan varje miljon år (ett teragram är en miljard kilo).
Havsvatten är tungt; en kub av detta vatten som var 1 meter lång på varje sida skulle väga 1 024 kg. Men ändå är det belopp som dras ner av subduktionszoner förbluffande. Det är också tre gånger så mycket vatten som subduktionszoner som tidigare beräknades ta in, sa Cai.
Och det väcker några frågor: Vattnet som går ner måste komma upp, vanligtvis i innehållet i vulkanutbrott. Den nya uppskattningen av hur mycket vatten som går ner är större än uppskattningarna av hur mycket som släpps ut av vulkaner, vilket innebär att forskare saknar något i sina uppskattningar, säger forskarna. Det saknas vatten i haven, sa Cai. Det betyder att mängden vatten som dras ner i jordskorpan och att mängden som sprutas tillbaka ut ska vara ungefär lika. Det faktum att de inte är det tyder på att det finns något med hur vatten rör sig genom jordens inre som forskarna ännu inte förstår.
"Många fler studier måste fokuseras på denna aspekt," sade Cai.
- 50 intressanta fakta om jorden
- Infographic: Tallest Mountain to Deepest Ocean Trench
- Fototidslinje: Hur jorden bildades