W 2011 r. Trzęsienie ziemi o sile 9,0 ożyło u wybrzeży Tohoku w Japonii, wywołując ogromne tsunami i zabijając ponad 15 000 osób.
Globalne skutki trzęsienia ziemi w Tohoku - obecnie uważane za czwarte najpotężniejsze od czasu rozpoczęcia nagrywania w 1900 r. - są nadal badane. Odtąd naukowcy oszacowali, że trzęsienie ziemi zepchnęło główną wyspę Japonii 8 stóp (2,4 metra) na wschód, strąciło Ziemię nawet o 10 cali (25 cm) od jej osi i skróciło dzień o kilka milionowych części sekundy, NASA donosi w 2011 roku. Jednak dla Araty Kioki, geologa z Uniwersytetu w Innsbrucku w Austrii, najbardziej interesujących i tajemniczych skutków trzęsienia ziemi nie można zobaczyć za pomocą satelity; można je zmierzyć tylko w najgłębszych otchłani oceanów na Ziemi.
W nowym badaniu opublikowanym 7 lutego w czasopiśmie Scientific Reports, Kioka i jego koledzy odwiedzili Japan Trench - strefę subdukcji (gdzie jedna płyta tektoniczna nurkuje pod drugą) na Oceanie Spokojnym, która zanurza się na wysokości ponad 26 000 stóp (8 000 m) jego najgłębszy punkt - określenie, ile materii organicznej zostało tam zrzucone przez trzęsienie historii. Odpowiedź: dużo. Zespół odkrył, że w wyniku trzęsienia ziemi w Tohoku i kolejnych wstrząsów wtórnych do rowu zrzucono w przybliżeniu jeden teragram - lub milion ton węgla.
„To było znacznie więcej, niż się spodziewaliśmy”, powiedział Kioka Live Science.
Najgłębsze miejsca na ziemi
Ogromna ilość węgla przenoszonego przez trzęsienia ziemi może odgrywać kluczową rolę w globalnym cyklu węgla - powolnych, naturalnych procesach, w których węgiel przechodzi przez atmosferę, ocean i wszystkie żywe stworzenia na Ziemi. Ale, jak powiedział Kioka, brakuje badań na ten temat.
Częściowo może to wynikać z odwiedzania najgłębszych miejsc na Ziemi. Okop japoński jest częścią strefy hadali (nazwanej od Hadesa, greckiego boga świata podziemnego), która obejmuje miejsca czające się ponad 6 kilometrów pod powierzchnią oceanu.
„Strefa hadalna zajmuje tylko 2 procent całkowitej powierzchni dna morskiego”, powiedział Kioka dla Live Science. „Prawdopodobnie jest mniej zbadany niż nawet Księżyc czy Mars.”
Podczas serii misji finansowanych przez kilka międzynarodowych instytucji naukowych Kioka i jego koledzy sześć razy żeglowali po okopie japońskim w latach 2012-2016. Podczas tych rejsów zespół wykorzystał dwa różne systemy sonarowe do stworzenia mapy o wysokiej rozdzielczości głębokości rów. Pozwoliło im to oszacować, ile nowego osadu dodano do podłogi wykopu w czasie.
Aby zobaczyć, jak zmieniła się zawartość chemiczna tego osadu od trzęsienia ziemi w 2011 r., Zespół wykopał kilka długich rdzeni osadów z dna wykopu. Każdy z tych rdzeni, mierzący do 10 metrów długości, służył jako rodzaj geologicznego ciasta warstwowego, które pokazało, jak różne cząstki materii z lądu i morza układają się na dnie wykopu.
Kioka powiedział, że kilka metrów osadu zostało zrzuconych do wykopu w 2011 roku. Kiedy zespół przeanalizował próbki osadów w laboratorium w Niemczech, był w stanie obliczyć ilość węgla w każdym rdzeniu. Oszacowali, że całkowita ilość węgla dodana w całym wykopie wynosiła nawet milion ton.
To dużo węgla. Dla porównania około 4 milionów ton węgla jest dostarczanych do morza rocznie z Himalajów rzekami Ganges-Brahmaputra, jak napisali Kioka i jego koledzy w swoich badaniach. Jedna czwarta tej kwoty trafi do rowu japońskiego po jednym zdarzeniu sejsmicznym podkreśla tajemnicze trzęsienia ziemi, które zachodzą w globalnym cyklu węglowym.
Jak dokładnie węgiel zrzucany do najgłębszych miejsc Ziemi w szerszym cyklu jest nadal niepewny. Jednak Kioka powiedział, że strefy subdukcji, takie jak Rów Japonii, mogą zapewnić osadom węglowym stosunkowo szybką ścieżkę do wnętrza Ziemi, gdzie mogą ostatecznie zostać uwolnione do atmosfery jako dwutlenek węgla podczas erupcji wulkanicznych. Konieczne są dalsze badania, a planowana wyprawa w 2020 r. W celu zebrania jeszcze dłuższych próbek podstawowych z wykopu może uzupełnić niektóre historyczne szczegóły sprzed setek lub tysięcy lat.
