Сейсмическое исследование в Марианской впадине проследит за водой, увлекаемой в мантию Земли

В январе-феврале 2024 года международная команда учёных под руководством профессора Дага Винса из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Дэниела Лисарральде из Океанографического института Вудс-Хол провела крупную сейсмическую экспедицию в районе Марианской впадины в западной части Тихого океана. Цель исследования — проследить путь воды, которая химически связывается с погружающейся Тихоокеанской плитой или захватывается в глубоких разломах, образующихся при её изгибе.

Изучение подповерхностного круговорота воды, который может быть столь же важен для планеты, как и известный поверхностный цикл, стало возможным лишь недавно. Гидратация пород вдоль зоны субдукции переносит воду глубоко в недра Земли, а реакции дегидратации на больших глубинах высвобождают флюиды в вышележащую мантию, что способствует плавлению и вулканизму. Кроме того, вода под высоким давлением, по мнению учёных, играет роль смазки на границе плит, влияя на возникновение мощных землетрясений, характерных для зон субдукции.

В ходе экспедиции с исследовательского судна Thomas G. Thompson было установлено 85 донных сейсмометров и 5 гидрофонов. Позже судно Marcus G. Langseth провело «активный» этап съёмки, используя массив из 36 пневмопушек. Отражённые от границ горных пород звуковые волны регистрировались гидрофонами. После этого 25 широкополосных сейсмометров остались на дне для годовой «пассивной» регистрации отголосков удалённых землетрясений, что позволит картировать структуры на глубине до 60 миль. «Мы полагаем, что большая часть воды, которая уходит вниз в Марианской впадине, фактически возвращается в атмосферу в виде водяного пара при извержениях вулканов в сотнях миль от неё», — пояснил Даг Винс.

Учёные составят карту распределения серпентинита в погружающейся плите и мантии, определяя области, где звуковые волны распространяются медленнее. Прослеживание круговорота воды в зонах субдукции позволит лучше понять вулканизм островных дуг и механизм мощнейших землетрясений. Более того, вода, вероятно, является ключевым компонентом для запуска самой тектоники плит, что объясняет её отсутствие на безводной Венере, несмотря на вулканическую активность.