همان‌‌طورکه صفحات تکتونیک که در زیر یکدیگر فرومی‌‌روند، سه برابر آب بیشتری به داخل زمین بلعیده می‌‌شود. این نتیجه‌ی مقاله‌‌ی جدیدی است که ۱۴نوامبر در مجله‌‌ی نِیچر (Nature) منتشر شده است. با استفاده از امواج لرزش‌های حاصل از ناحیه‌‌ی فرورانش در گودال ماریانا، محلی که در آن صفحه‌‌ی اقیانوس آرام به زیر صفحه‌‌ی فیلیپین می‌لغزد، پژوهشگران توانستند میزان آبی را محاسبه کنند که درحال‌فرورفتن به زیر سطح زمین است.

دونا شیلینگتون، پژوهشگر ژئوفیزیک و زمین‌شناسی دریایی از مرکز تحقیقات لامونت-دوهرتی دانشگاه کلمبیا، در مقاله‌ای می‌‌نویسد که این یافته‌‌ی جدید تأثیرات مهمی در درک چرخه‌‌ی آب‌‌های عمیق در زمین خواهد داشت. شیلینگتون نوشت:

نفوذ آب به زیر سطح زمین می‌تواند به گسترش ماگما کمک کند و اصطکاک در محل گسل‌‌های را کاهش و خطر وقوع زلزله را افزایش دهد.

چرخه‌‌ی آب‌‌های عمیق

شیلینگتون می‌‌نویسد که آب در ساختار بلوری موادمعدنی ذخیره می‌‌شود. آب به دو روش می‌‌تواند در پوسته‌‌ی زمین رسوخ کند: ۱. وقتی صفحات اقیانوسی جدید شکل می‌گیرند؛ ۲. وقتی صفحات فعلی زیر فشارهای وارده از زیر صفحات مجاور خم می‌‌شوند و می‌‌شکنند.

چن چای، مدیر یکی از گروه مطالعاتی دانشگاه واشنگتن در سنت‌لوئیس و همکارانش در مقاله‌ی جدید خود اظهار کرده‌‌اند که فرایند اخیر که با نام فرورانش شناخته می‌‌شود، تنها روشی است که در آن، آب به عمق پوسته و گوشته‌‌ی زمین نفوذ می‌‌کند. بااین‌حال، هنوز اطلاعات کمی درباره‌ی میزان آبی که نفوذ می‌‌کند، دردست داریم.

چای می‌‌گوید:

 قبل از اینکه این مطالعه را انجام دهیم، پژوهشگران می‌دانستند آب در فرایند فرورانش به زیر زمین فرومی‌‌رود؛ اما آن‌ها نمی‌‌دانستند که حجم این آب چقدر است.

پژوهشگران از داده‌های جمع‌آوری‌شده‌ی شبکه‌‌ای از حسگرهای لرزه‌ای استفاده کردند که در اطراف گودال مرکزی ماریانا در بخش غربی اقیانوس آرام مستقر شده‌‌ بودند. عمیق‌ترین قسمت گودال حدود یازده کیلومتر پایین‌تر از سطح دریا است. حسگرها قادرند زمین‌لرزه‌ها و همچنین انعکاس زمین‌لرزه‌‌های پوسته‌‌ی زمین را ثبت کنند. چای و همکارانش سرعت انتشار این لرزه‌‌ها را بررسی کردند. کاهش سرعت انتشار این لرزه‌‌ها نشانه‌‌ای بر وجود شکاف‌‌های سنگی پرشده از آب و نیز موادمعدنی هیدراته‌‌ای است که آب را درون بلورهای خود نگه می‌دارند.

سرنوشت آب‌های گم‌‌شده

چای معتقد است پژوهشگران این نوع کاهش سرعت را در عمقی حدود سی‌کیلومتری (هحده‌مایلی) پایین‌تر از سطح زمین ثبت کرده‌‌اند. با استفاده از سرعت ثبت‌شده و همچنین درجه‌ی حرارت و فشار موجود در آن محل، گروه پژوهشی برآورد کرد که در مناطق فرورانش، حدود سه‌میلیارد تراگرم آب به داخل پوسته‌‌ی زمین کشیده می‌شود (هر تراگرم معادل یک‌میلیارد کیلوگرم است).

آب دریا سنگین است و هر مترمکعب از این آب (یعنی مکعبی با ابعاد یک متر در هر وجه) حدود ۱/۰۲۴ کیلوگرم وزن دارد؛ ولی بازهم این مقدار آب بلعیده‌شده‌ی نواحی فرورانش زمین، برای پژوهشگران جای شگفتی دارد. چای می‌‌گوید این حجم آب سه برابر بیشتر از مقدار آبی است که پیش‌ازاین تصور می‌‌شد مناطق فرورانش می‌بلعند.

این مسئله پرسش‌‌های زیادی مطرح می‌کند. آبی که فرومی‌رود، باید به‌‌گونه‌‌ای خارج شود و این خروج معمولاً در قالب فوران‌های آتش‌‌فشانی رخ می‌دهد. پژوهشگران بر این باورند که برآوردهای تازه از میزان آب فرورفته بیشتر از میزان آبی است که از آتش‌‌فشان‌‌ها خارج می‌‌شود. این بدین معناست که احتمالا خطایی در برآوردهای دانشمندان رخ داده است. چای می‌‌گوید که هیچ آبی از اقیانوس‌ها کم نمی‌‌شود؛ به‌‌عبارت‌دیگر، مقدار آبی که به داخل پوسته‌‌ی زمین کشیده می‌شود، باید با مقدار آبی برابر باشد که از آن خارج می‌‌شود. این واقعیت که این مقادیر باهم برابر نیست، دال بر آن است که رازهایی درباره‌ی نحوه‌‌ی حرکت آب درون زمین وجود دارد که هنوز دانشمندان بدان پی نبرده‌‌اند.