I 2011 rumlet et jordskjelv på 9,0 til liv utenfor kysten av Tohoku, Japan, som utløste en massiv tsunami og drepte mer enn 15.000 mennesker.
De globale effektene av jordskjelvet i Tohoku - som nå regnes som det fjerde kraftigste siden innspillingen begynte i 1900 - studeres fortsatt. Forskere har siden anslått at skjelvet skjøt hovedøya Japan 2,4 meter mot øst, slo jorden så mange som 25 cm fra sin akse og forkortet dagen med noen milliondeler av et sekund, NASA rapporterte i 2011. Men for Arata Kioka, en geolog ved Universitetet i Innsbruck i Østerrike, kan de mest interessante og mystiske effektene av skjelvet ikke sees med en satellitt; de kan bare måles i de dypeste chasmer av jordas hav.
I en ny studie publisert 7. februar i tidsskriftet Scientific Reports, besøkte Kioka og hans kolleger Japan Trench - en subduksjonssone (hvor en tektonisk plate dykker under en annen) i Stillehavet som stuper mer enn 26.000 fot (8.000 m) ved det dypeste punktet - å bestemme hvor mye organisk materiale som hadde blitt dumpet der av det historisk-laget skjelvet. Svaret: Mye. Teamet fant ut at omtrent ett teragram - eller 1 million tonn - karbon hadde blitt dumpet i skyttergraven etter jordskjelvet i Tohoku og påfølgende etterskjelv.
"Dette var mye mer enn vi ventet," sa Kioka til Live Science.
Jordens dypeste steder
Den enorme mengden karbon som er flyttet av jordskjelv kan spille en nøkkelrolle i den globale karbonsyklusen - de langsomme, naturlige prosessene som karbon sirkler gjennom atmosfæren, havet og alle levende ting på jorden. Men, sa Kioka, forskning om dette emnet har manglet.
En del av det kan være fordi det innebærer å besøke de dypeste stedene på jorden. Japan-grøften er en del av hadalsonen (oppkalt etter Hades, den greske guden for underverdenen), som inkluderer steder som lurer mer enn 6,7 miles (6 kilometer) under havets overflate.
"Hadalsonen opptar bare 2 prosent av det totale overflatearealet til havbunnen," sa Kioka til Live Science. "Det er sannsynligvis mindre utforsket enn til og med månen eller Mars."
På en serie oppdrag finansiert av flere internasjonale vitenskapsinstitusjoner, cruise Kioka og kollegene over Japan-grøften seks ganger mellom 2012 og 2016. Under disse toktene brukte teamet to forskjellige ekkoloddsystemer for å lage et kart med høy oppløsning av dypet av grøften. Dette tillot dem å estimere hvor mye nytt sediment som var blitt lagt til grøftegulvet over tid.
For å se hvordan det kjemiske innholdet i det sedimentet hadde endret seg siden skjelvet i 2011, gravde teamet opp flere lange sedimentkjerner fra bunnen av grøften. Målingen var opptil 10 meter lang, og hver av disse kjernene fungerte som en slags kake av geologisk lag som viste hvordan diverse biter av materie fra land og sjø stablet ned på bunnen av grøften.
Flere meter med sediment så ut til å ha blitt dumpet i skyttergraven i 2011, sa Kioka. Da teamet analyserte disse sedimentprøvene på et laboratorium i Tyskland, klarte de å beregne mengden karbon i hver kjerne. De estimerte at den totale mengden karbon tilsatt over hele grøften var opptil en million tonn.
Det er mye karbon. Til sammenligning blir cirka 4 millioner tonn karbon levert til sjøen årlig fra Himalaya-fjellene via elvene Ganges-Brahmaputra, skrev Kioka og kollegene i studien. For en fjerdedel av dette beløpet til å havne i Japan-grøften etter en enkelt seismisk hendelse, understreker de mystiske kraftene jordskjelvene har i den globale karbonsyklusen.
Hvordan nøyaktig karbon dumpet i jordas dypeste steder tall i den bredere syklusen er fremdeles usikkert. Imidlertid, sa Kioka, kan subduksjonssoner som Japan Trench gi karbonsedimenter en relativt rask vei inn i jordas indre, hvor de etter hvert kan frigjøres i atmosfæren som karbondioksid under vulkanutbrudd. Ytterligere forskning er nødvendig, og en planlagt 2020-ekspedisjon for å samle enda lengre kjerneprøver fra grøfta kan fylle ut noen historiske detaljer som går hundrevis eller tusenvis av år tilbake.
