في عام 2011 ، هز زلزال بقوة 9.0 درجة قبالة سواحل توهوكو ، اليابان ، مما تسبب في تسونامي كبير وقتل أكثر من 15000 شخص.
لا تزال الآثار العالمية لزلزال توهوكو - التي تعتبر الآن رابع أقوى قوة منذ بدء التسجيل في عام 1900 - قيد الدراسة. وقدر العلماء منذ ذلك الحين أن الزلزال دفع الجزيرة الرئيسية لليابان على بعد 8 أقدام (2.4 متر) إلى الشرق ، وأطاح بالأرض على بعد 10 بوصات (25 سم) من محوره واختصر اليوم ببضعة ملايين من الثانية ، أفادت وكالة ناسا في عام 2011. ولكن بالنسبة لأراتا كيوكا ، الجيولوجي في جامعة إنسبروك في النمسا ، فإن الآثار الأكثر إثارة للاهتمام والغامضة للزلزال لا يمكن رؤيتها باستخدام الأقمار الصناعية. يمكن قياسها فقط في أعماق شقوق محيطات الأرض.
في دراسة جديدة نُشرت في 7 فبراير في مجلة التقارير العلمية ، قام كيوكا وزملاؤه بزيارة خندق اليابان - وهي منطقة الاندساس (حيث تغوص صفيحة تكتونية تحت أخرى) في المحيط الهادئ التي تغرق أكثر من 26000 قدم (8000 م) عند أعمق نقطة - لتحديد كمية المواد العضوية التي تم التخلص منها هناك بسبب الزلزال الذي صنع التاريخ. الجواب: كثير. ووجد الفريق أن ما يقرب من تيراغرام - أو مليون طن - من الكربون تم إلقاءه في الخندق بعد زلزال توهوكو وما أعقبه من توابع.
وقال كيوكا لـ Live Science "كان هذا أكثر بكثير مما كنا نتوقعه".
أعمق الأماكن على الأرض
قد تلعب الكمية الضخمة من الكربون الذي يتم نقله بسبب الزلازل دورًا رئيسيًا في دورة الكربون العالمية - العمليات الطبيعية البطيئة التي يمر بها الكربون عبر الغلاف الجوي والمحيطات وجميع الكائنات الحية على الأرض. لكن كيوكا قال إن الأبحاث حول هذا الموضوع كانت مفقودة.
قد يكون جزء من ذلك لأنه ينطوي على زيارة أعمق الأماكن على الأرض. يعتبر خندق اليابان جزءًا من منطقة الهضال (المسماة باسم إله العالم اليوناني هاديس) ، والتي تشمل أماكن تكمن تحت سطح المحيط على بعد أكثر من 3.7 ميل (6 كيلومترات).
وقال كيوكا لـ Live Science: "منطقة الهضال تحتل 2٪ فقط من إجمالي مساحة قاع البحر". "ربما تكون أقل استكشافًا حتى من القمر أو المريخ".
في سلسلة من المهام الممولة من عدة مؤسسات علمية دولية ، قام كيوكا وزملاؤه برحلة عبر خندق اليابان ست مرات بين عامي 2012 و 2016. وخلال هذه الرحلات ، استخدم الفريق نظامين مختلفين للسونار لإنشاء خريطة عالية الدقة لأعماق الخندق. هذا سمح لهم بتقدير مقدار الرواسب الجديدة التي تمت إضافتها إلى أرضية الخندق بمرور الوقت.
لمعرفة كيف تغيرت المحتويات الكيميائية لذلك الرواسب منذ زلزال عام 2011 ، حفر الفريق العديد من نوى الرواسب الطويلة من أسفل الخندق. يبلغ طول كل من هذه النوى ، التي يصل طولها إلى 32 قدمًا (10 أمتار) ، بمثابة نوع من كعكة الطبقة الجيولوجية التي أظهرت كيف أن أجزاء متنوعة من المواد من البر والبحر تتراكم في قاع الخندق.
وقال كيوكا إنه تم إلقاء عدة أمتار من الرواسب على ما يبدو في الخندق في عام 2011. عندما حلل الفريق عينات الرواسب هذه في مختبر بألمانيا ، تمكنوا من حساب كمية الكربون في كل لب. وقدروا أن إجمالي كمية الكربون المضافة عبر الخندق بأكمله يصل إلى مليون طن.
هذا كثير من الكربون. للمقارنة ، يتم إرسال حوالي 4 ملايين طن من الكربون إلى البحر سنويًا من جبال الهيمالايا عبر أنهار الجانج-براهمابوترا ، كتب كيوكا وزملاؤه في دراستهم. لربع من هذا المبلغ ينتهي به المطاف في خندق اليابان في أعقاب حدث زلزالي واحد يؤكد زلازل الطاقة الغامضة في دورة الكربون العالمية.
ولا تزال كيفية إلقاء الكربون في أعمق الأماكن على الأرض في الدورة الأوسع لا تزال غير مؤكدة. ومع ذلك ، قال كيوكا ، فإن مناطق الاندساس مثل خندق اليابان قد تعطي رواسب الكربون مسارًا سريعًا نسبيًا إلى داخل الأرض ، حيث قد يتم إطلاقها في النهاية في الغلاف الجوي مثل ثاني أكسيد الكربون أثناء ثورات البراكين. هناك حاجة إلى مزيد من البحث ، وقد تقوم بعثة مخطط لها عام 2020 لجمع عينات أساسية أطول من الخندق بملء بعض التفاصيل التاريخية التي تعود إلى مئات أو آلاف السنين.
