ร่องลึกก้นสมุทรมาเรียนา

ร่องลึกเป็นเขตมุดตัว ซึ่งแผ่นเปลือกโลกแปซิฟิกโบราณที่เย็นและหนาแน่นเคลื่อนตัวมาใต้แผ่นเปลือกโลกมาเรียนาที่อายุน้อยกว่าและเบากว่า ขอบนำของแผ่นแปซิฟิกจมลึกเข้าไปในชั้นเนื้อโลกในขณะที่แผ่นเปลือกโลกค่อยๆ บรรจบกัน Wiens ผลัดกันกับเพื่อนร่วมเรือ เหวี่ยงเครื่องวัด seismometers ก้นมหาสมุทรสีเหลืองสดและไฮโดรโฟนออกจากหางหางปลา แล้วค่อย ๆ หย่อนพวกมันลงสู่ผิวน้ำ ขณะที่เรือวางตารางเครื่องมือสำหรับสำรวจคลื่นไหวสะเทือนบนร่องลึกก้นสมุทร การสำรวจซึ่ง Wiens เป็นผู้นำร่วมกับ Daniel Lizarralde, PhD, จาก Woods Hole Oceanographic Institution จะติดตามน้ำที่ผูกพันทางเคมีกับแผ่นแปซิฟิกใต้ฐานหรือติดอยู่ในรอยเลื่อนลึกที่เปิดในแผ่นเปลือกโลกขณะที่มันโค้งงอ งานนี้ได้รับทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ นักวิทยาศาสตร์เพิ่งเริ่มศึกษาวัฏจักรของน้ำใต้ผิวดินเมื่อไม่นานมานี้ ซึ่งสัญญาว่าจะมีความสำคัญพอๆ กับวัฏจักรของน้ำบนผิวดินที่คุ้นเคยกับลักษณะของดาวเคราะห์ ปฏิกิริยาไฮเดรชันตามแผ่นมุดตัวจะนำพาน้ำให้ลึกเข้าไปในโลก และปฏิกิริยาการคายน้ำที่ความลึกมากขึ้นจะปล่อยของเหลวเข้าไปในชั้นเนื้อโลกซึ่งส่งเสริมการหลอมละลายและภูเขาไฟ น้ำยังมีบทบาทในการเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงของเขตมุดตัว เชื่อกันว่าหินและน้ำที่มีความชื้นสูงภายใต้ความกดดันสูงจะช่วยหล่อลื่นรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลกและทำให้เกิดการลื่นไถลอย่างฉับพลัน วางเครื่องมือ ระหว่างวันที่ 26 มกราคมถึง 9 กุมภาพันธ์ ทำงานทั้งกลางวันและกลางคืน ทั้งเฝ้าระวังและเฝ้าระวัง เรือทอมป์สันวางเครื่องวัดแผ่นดินไหวก้นมหาสมุทร 80 เครื่อง และไฮโดรโฟน 5 เครื่อง ไฮโดรโฟนซึ่งตรวจจับคลื่นแรงดันและแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ให้ข้อมูลน้อยกว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหวซึ่งบันทึกการเคลื่อนที่ของพื้นดิน แต่สามารถโยงเข้ากับเสาน้ำลึกสี่ไมล์ได้ จมลง เรือทอมป์สันแล่นผ่านอสังหาริมทรัพย์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลก ร่องลึกบาดาลมาเรียนา ซึ่งรวมถึงร่องน้ำรูปอ่างอาบน้ำที่เรียกว่า ชาเลนเจอร์ดีป ซึ่งผู้กำกับอวาตาร์ เจมส์ คาเมรอน วางแผนที่จะกระโดดลงไปในเรือดำน้ำสำหรับมนุษย์คนเดียวที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะที่เรียกว่า ผู้ท้าชิงลึก ลึกลงไปเจ็ดไมล์ ความดันในชั้นบรรยากาศลึกคือ 1,000 บรรยากาศ (1,000 เท่าของความดันที่ระดับน้ำทะเลบนพื้นแห้ง) หรือประมาณ 8 ตันต่อตารางนิ้ว Wiens กล่าวว่า Seismometers ลงไปได้เพียงสี่ไมล์เท่านั้น ร่องลึกนี้เกิดจากการมุดตัวของเปลือกโลกในมหาสมุทรที่เก่าแก่ที่สุดในโลกบางส่วน ซึ่งมุดตัวลงไปใต้หมู่เกาะ มาเรียนา อย่างสูงชันจนเกือบจะดิ่งลง แบบสำรวจที่ใช้งานอยู่ หลังจากที่ทอมป์สันกลับมาที่เกาะกวมแล้ว Wiens ก็บินกลับมาที่เซนต์หลุยส์เพื่อกลับมาทำหน้าที่ที่โรแมนติกน้อยลงในฐานะประธานภาควิชาวิทยาศาสตร์โลกและดาวเคราะห์ เรือวิจัยMarcus G. Langsethเริ่มแล่นตัดผ่านเหนือเมทริกซ์ของ seismometers ยิง 36-airgun array บนดาดฟ้าด้านหลัง เสียงระเบิดที่สะท้อนจากรอยต่อระหว่างชั้นหินใต้พื้นมหาสมุทรไม่กี่ไมล์ถูกเก็บโดย "ลำแสง" ยาว 5 ไมล์ หรือสายยางที่บรรจุไฮโดรโฟนจำนวนมาก ซึ่งลากอยู่ใต้ผิวน้ำด้านหลังเรือ นี่เป็นขั้นตอน "ใช้งาน" ของการสำรวจคลื่นไหวสะเทือนกับขั้นตอน "เฉยๆ" ที่ยังมาไม่ถึง หลังจากการสำรวจแผ่นดินไหว Langseth กลับไปหยิบเครื่องวัดแผ่นดินไหว 60 เครื่อง โดยเหลือเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบบรอดแบนด์ 20 เครื่องและเครื่องไฮโดรโฟนที่จะคอยฟังเสียงสะท้อนจากแผ่นดินไหวระยะไกลเป็นเวลาหนึ่งปี ทำให้นักแผ่นดินไหววิทยาสามารถทำแผนที่โครงสร้างที่ลึกลงไปถึง 60 ไมล์ใต้พื้นผิวได้ ในขณะเดียวกัน Patrick Shore นักวิทยาศาสตร์การวิจัยด้านวิทยาศาสตร์โลกและดาวเคราะห์ และนักศึกษามหาวิทยาลัยวอชิงตัน 2 คนได้ออกเดินทางข้ามมหาสมุทรด้วยเรือขนาดเล็ก Kaiyu III เพื่อติดตั้งเครื่องวัดแผ่นดินไหวบนเกาะมาเรียนาซึ่งจะให้ข้อมูลสำหรับ " เรื่อย ๆ "ของการสำรวจ น้ำ น้ำทุกที่ น้ำมีบทบาทที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในระดับความลึกกับพื้นผิวโลก น้ำที่แทรกซึมผ่านรอยเลื่อนทำให้ชั้นหินชุ่มชื้นทั้งสองด้านของรอยเลื่อน ในกระบวนการที่อุณหภูมิต่ำที่เรียกว่า เซอร์เพนทิไนเซชัน มันจะเปลี่ยนหินแมนเทิล เช่น พีโรไทต์สีเขียว ให้กลายเป็นเซอร์เพนทิไนต์ ซึ่งเป็นหินที่มีพื้นผิวเป็นเกล็ดสีเข้มเหมือนผิวของงู เมื่อแผ่นคอนกรีตจมดิ่งลึกลงไป ปฏิกิริยาการคายน้ำจะปล่อยน้ำออกมา ซึ่งที่ความดันและอุณหภูมิที่สูงเช่นนี้จะมีสภาพเป็นของไหลวิกฤตยิ่งยวดที่สามารถล่องลอยผ่านวัสดุต่างๆ เช่น ก๊าซ และละลายได้เหมือนของไหล ของเหลวจะลอยขึ้นสู่ชั้นเนื้อโลกซึ่งจะทำให้จุดหลอมเหลวของหินต่ำลงและจุดชนวนให้แมกมาปะทุอย่างรุนแรงซึ่งสร้างหมู่เกาะมาเรียนาซึ่งชายฝั่งกำลังแล่นเรือ "เราคิดว่าน้ำส่วนใหญ่ที่ไหลลงมาที่ร่องลึกบาดาลมาเรียนา จริงๆ แล้วกลับขึ้นมาจากโลกสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของไอน้ำเมื่อภูเขาไฟปะทุห่างออกไปหลายร้อยไมล์" Wiens กล่าว นักวิทยาศาสตร์จะทำแผนที่การกระจายตัวของเซอร์พีไนต์ในแผ่นมุดตัวและชั้นแมนเทิล โดยมองหาบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนบางส่วนเดินทางช้ากว่าปกติ การติดตามวัฏจักรของน้ำภายในเขตมุดตัวจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจภูเขาไฟอาร์กเกาะและแผ่นดินไหวในเขตมุดตัวได้ดีขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มที่มีพลังมากที่สุดในโลก แต่บทบาทของน้ำใต้ผิวดินไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในโซนเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าการมุดตัวเริ่มต้นขึ้นได้อย่างไร แต่น้ำอาจเป็นส่วนประกอบที่จำเป็น ดาวศุกร์ซึ่งมีลักษณะคล้ายโลกหลายประการ มีภูเขาไฟแต่ไม่มีการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก อาจเป็นเพราะกระดูกแห้ง