Las colisiones en cámara lenta de placas tectónicas bajo el océano arrastran aproximadamente tres veces más agua hacia las profundidades de la Tierra de lo que se había estimado anteriormente. según un estudio sísmico único en su tipo que abarca la Fosa de las Marianas.

Las observaciones de la fosa oceánica más profunda del mundo tienen importantes implicaciones para el ciclo global del agua, según investigadores en Artes y Ciencias de la Universidad de Washington en St. Louis.

"La gente sabía que las zonas de subducción podían hacer caer el agua, pero no sabían cuanta agua, "dijo Chen Cai, quien recientemente completó sus estudios de doctorado en la Universidad de Washington. Cai es el primer autor del estudio publicado en la edición del 15 de noviembre de la revista. Naturaleza .

"Esta investigación muestra que las zonas de subducción mueven mucha más agua hacia el interior profundo de la Tierra, muchas millas debajo de la superficie, de lo que se pensaba anteriormente. "dijo Candace Major, un director de programa en la División de Ciencias Oceánicas de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió el estudio. "Los resultados destacan el importante papel de las zonas de subducción en el ciclo del agua de la Tierra".

"Las estimaciones anteriores varían ampliamente en la cantidad de agua que se subduce a más de 60 millas, "dijo Doug Wiens, el Profesor Distinguido Robert S. Brookings en Ciencias de la Tierra y Planetarias en Artes y Ciencias y asesor de investigación de Cai para el estudio. "La principal fuente de incertidumbre en estos cálculos fue el contenido de agua inicial del manto superior en subducción".

Para realizar este estudio, Los investigadores escucharon más de un año de los retumbos de la Tierra, desde el ruido ambiental hasta los terremotos reales, utilizando una red de 19 pasivos, sismógrafos del fondo del océano desplegados en la Fosa de las Marianas, junto con siete sismógrafos basados ​​en islas. La trinchera es donde la placa del Océano Pacífico occidental se desliza debajo de la placa de las Marianas y se hunde profundamente en el manto de la Tierra a medida que las placas convergen lentamente.

Las nuevas observaciones sísmicas pintan una imagen más matizada de la placa del Pacífico que se dobla hacia la zanja, resolviendo su estructura tridimensional y rastreando las velocidades relativas de los tipos de rocas que tienen diferentes capacidades para retener agua.

La roca puede agarrar y retener el agua de diversas formas.

El agua del océano sobre la placa corre hacia la corteza terrestre y el manto superior a lo largo de las líneas de falla que unen el área donde las placas chocan y se doblan. Entonces queda atrapado. En determinadas condiciones de temperatura y presión, Las reacciones químicas obligan al agua a adoptar una forma no líquida como minerales hidratados (rocas húmedas) que encierran el agua en la roca de la placa geológica. Todo el rato, la placa continúa arrastrándose cada vez más profundamente en el manto de la Tierra, trayendo el agua con él.

Estudios previos en zonas de subducción como la Fosa de las Marianas han señalado que la placa de subducción podría contener agua. Pero no pudieron determinar cuánta agua contenía y qué tan profundo fue.

"Las convenciones anteriores se basaron en estudios de fuentes activas, que solo puede mostrar las 3-4 millas superiores en la placa entrante, "Dijo Cai.

Se refería a un tipo de estudio sísmico que utiliza ondas sonoras creadas con el estallido de una pistola de aire a bordo de un barco de investigación oceánica para crear una imagen de la estructura de la roca subterránea.

"No pudieron ser muy precisos sobre el grosor, o lo hidratado que está, "Dijo Cai." Nuestro estudio trató de limitar eso. Si el agua puede penetrar más profundamente en la placa, puede permanecer allí y ser llevado a profundidades más profundas ".

Las imágenes sísmicas que obtuvieron Cai y Wiens muestran que el área de roca hidratada en la Fosa de las Marianas se extiende casi 20 millas por debajo del lecho marino, mucho más profundo de lo que se pensaba anteriormente.

La cantidad de agua que se puede retener en este bloque de roca hidratada es considerable.

Solo para la región de la Fosa de las Marianas, cuatro veces más subconductos de agua que los calculados previamente. Estas características se pueden extrapolar para predecir las condiciones en otras fosas oceánicas en todo el mundo.

"Si otro viejo, Las losas de subducción en frío contienen capas igualmente gruesas de manto hidratado, luego, las estimaciones del flujo de agua global hacia el manto a profundidades superiores a 60 millas deben incrementarse en un factor de aproximadamente tres, "Dijo Wiens.

Y por agua en la tierra, Lo que baja tiene que subir. Los niveles del mar se han mantenido relativamente estables durante el tiempo geológico, variando en menos de 1, 000 pies. Esto significa que toda el agua que desciende a la Tierra en las zonas de subducción debe volver a subir de alguna manera, y no acumularse continuamente dentro de la Tierra.

Los científicos creen que la mayor parte del agua que baja por la fosa regresa de la Tierra a la atmósfera en forma de vapor de agua cuando los volcanes entran en erupción a cientos de kilómetros de distancia. Pero con las estimaciones revisadas de agua del nuevo estudio, la cantidad de agua que entra en la tierra parece exceder en gran medida la cantidad de agua que sale.

"Las estimaciones de agua que vuelve a salir a través del arco volcánico son probablemente muy inciertas, "dijo Wiens, quien espera que este estudio anime a otros investigadores a reconsiderar sus modelos sobre cómo el agua sale de la Tierra. "Este estudio probablemente provocará una reevaluación".

Moviéndose más allá de la Fosa de las Marianas, Wiens, junto con un equipo de otros científicos, ha desplegado recientemente una red sísmica similar en alta mar en Alaska para considerar cómo se mueve el agua hacia la Tierra allí.

"¿La cantidad de agua varía sustancialmente de una zona de subducción a otra? ¿Basado en el tipo de falla que tiene cuando la placa se dobla? ", preguntó Wiens." Ha habido sugerencias de eso en Alaska y en América Central. Pero nadie ha mirado la estructura más profunda todavía como pudimos hacer en la Fosa de las Marianas ".