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中国古代有一则奇闻,记载在《列子·汤问》里。说渤海东边不知几万里远的地方,有一个巨大的无底深壑,名叫"归墟"。
全天下的江河湖水,甚至天上的银河,都源源不断地往里灌,可归墟永远填不满。
古人想不通水都去了哪里,只好说那是天的尽头、海的终点。
几千年后,人类在地球上还真找到了这么一个地方。
马里亚纳海沟,藏在西太平洋的碧波之下,最深处超过1.1万米。把整座珠穆朗玛峰扔进去,峰顶离海面还有2000多米。
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海沟底部水压超过1000个标准大气压,一个指甲盖大小的地方,要承受足足1吨重量。温度常年只有1到4摄氏度,几乎接近冰点。
没有一丝阳光能穿透到这里,海底沉积物以极其缓慢的速度堆积,每一千年不过几毫米。
更重要的是,科学家发现这条海沟在源源不断地"吞水"。每年被俯冲带吞噬的海水量,超过10亿吨。
什么概念?这相当于亚马逊河一年入海流量的几十倍。那些水一去不返,仿佛真的流进了一个归墟里。
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那马里亚纳海沟是怎么形成的?这得从5000万年前说起。
那时候西太平洋上演了一场惊天动地的板块碰撞。太平洋板块是海洋板块,又重又密,像一条巨大的传送带,以每年6到8厘米的速度向西缓缓移动。
遇到菲律宾海板块,这块"挡路石"后,太平洋板块一头扎下去,以30到45度的角度,俯冲进入地幔深处。
板块向下弯曲的地方,像被折弯的钢板,表面裂开一道道缝隙,形成了海沟雏形。
而且俯冲持续数千万年,海沟越来越深,最终成了地球最深的"伤口"。并带来了巨大的连锁反应——板块下插时刮起海底沉积物,形成增生楔,抬高了西太平洋的一串岛屿,马里亚纳群岛就是这么来的。
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同时,板块弯曲处地壳变薄,岩浆上涌,造就了全球最密集的火山链之一。整个西太平洋的地质格局,可以说,都是被这次俯冲重新洗牌的。
那马里亚纳海沟对世界有什么影响?
首先,俯冲的速度、角度、深度,直接决定了这一带的地震频率、火山喷发规模,甚至海啸强度。2011年日本东北9.0级大地震,就是太平洋板块俯冲积累应力后,突然释放的结果。
那次地震掀起的海啸,夺走了近两万条生命。而菲律宾海板块和太平洋板块的交界处,未来百年内发生8级以上地震的概率依旧很高。
还有更深远的影响——水循环。海沟俯冲带是地球表层水,进入深部地幔最重要的通道。
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水被板片带入地下后,会降低岩石熔点,促使岩浆生成,再通过火山喷发,把水和二氧化碳释放回大气。
地球内部与外部的水循环,就是通过这条通道连通的。
如果这个循环失衡,全球火山活动频率、海平面变化、大气成分都会随之改变。
马里亚纳海沟每年多吞的那几亿吨水,可能在数百万年的时间尺度上,重塑了地球的水循环平衡。
这便是牵一发而动全身,海沟虽在太平洋一隅,其影响却是世界性的。
那为什么说它藏着未解之谜?因为水被吞进去之后,至少有一多半不知所踪。
全球海底火山每年释水量,撑死也就1到2亿吨,跟海沟吞进去的10亿吨完全对不上。
地质学家目前最主流的推测是:水被板片带到了地幔过渡带,在地下410到660公里深度的区域储存起来。
那里的矿物结构特殊,主要成分是瓦兹利石和林伍德石,能像海绵一样容纳巨量水。如果地幔过渡带的水饱和度,达到1%到2%,储存的水量就可能超过全球海洋总水量的好几倍。
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但这个推测远未证实,因为科学家至今无法直接采样。他们依靠地震波的变化来判断地下情况——含水矿物会让地震波减速,还会改变波的传播方向。
靠着这些微弱的信号变化,地质学家像拼图一样,拼出地幔深处的结构图。好比医生隔着肚皮听心跳,听得出异常,却看不到全貌。
这样一来,谜团自然就埋下了。
更复杂的是,俯冲板片在不同深度,会经历多阶段脱水。浅层处,海水随裂隙进入岩石,发生蛇纹石化,水被锁入矿物晶格。
到了大约100公里深处,含水矿物分解,水再次释放。一部分水向上渗回海底,另一部分被带往更深的地幔。
再往深处到200公里以上,又有新的含水矿物形成——比如相变后的瓦兹利石,能容纳比蛇纹石更多的水。不同深度、不同温度、不同压力条件下,水的存在形态完全不同,运移路径也极其复杂。
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套用一句老话,抽刀断水水更流,但在这个深度上,水断不断流,我们都看不见。
人类探索这片深渊的历史,比登月还短。1960年,美国"的里雅斯特"号首次抵达海沟底部,只待了20分钟,看到荒凉泥浆和一条鱼。
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2012年,导演卡梅隆独自下潜,停留几个小时后,带回震撼影像。日本"海沟号"、美国"深海挑战者号"也都曾留下足迹。
2019年以来,中国"奋斗者"号多次潜入深渊,坐底深度10909米,带回了大量岩石、沉积物和水样。
每一个航次都有新发现,但也带出更多新问题。
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如今,登上月球的人已经有12个,抵达马里亚纳海沟底部的,却屈指可数。月球的背面人类已拍了个遍,海沟内壁的岩层结构,却只有粗线条的声呐图像。
古人想象归墟,是因为看不到尽头;今天我们面对马里亚纳海沟,依然有太多看不清的地方。水往哪里去?地幔藏了多少水?深渊生物如何在绝境中繁衍?
这些问题像一封封未拆的信,静候启封。
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