I 2011 rumlede et jordskælv med en styrke på 9,0 til liv ved kysten af Tohoku, Japan, der udløste en massiv tsunami og dræbte mere end 15.000 mennesker.
De globale virkninger af Tohoku-jordskælvet - nu betragtet som det fjerde kraftigste siden optagelsen begyndte i 1900 - studeres stadig. Videnskabsmænd har siden anslået, at jordskælvet skubbede Japans hovedø 8,4 meter mod øst, bankede Jorden op til 25 cm fra sin akse og forkortede dagen med et par milliondele af et sekund, NASA rapporterede i 2011. Men for Arata Kioka, en geolog ved University of Innsbruck i Østrig, kan de mest interessante og mystiske effekter af jordskælvet ikke ses med en satellit; de kan kun måles i de dybeste chasmer fra Jordens oceaner.
I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort 7. februar i tidsskriftet Scientific Reports, besøgte Kioka og hans kolleger den japanske grøft - en subduktionszone (hvor en tektonisk plade dykke under en anden) i Stillehavet, der kaster mere end 26.000 fod (8.000 m) ved dets dybeste punkt - at bestemme, hvor meget organisk stof der var blevet dumpet af det jordskælv, der skabte historie. Svaret: Meget. Holdet fandt, at omtrent et teragram - eller 1 million ton - kulstof var blevet dumpet i skytten efter Tohoku-jordskælvet og efterfølgende efterskud.
"Dette var meget mere, end vi forventede," fortalte Kioka til Live Science.
Jordens dybeste steder
Den enorme mængde kulstof, der er flyttet af jordskælv, kan muligvis spille en nøglerolle i den globale kulstofcyklus - de langsomme, naturlige processer, hvorved kulstof cirkulerer gennem atmosfæren, havet og alle levende ting på Jorden. Men Kioka sagde, forskning om dette emne har manglet.
En del af det kan skyldes, at det involverer at besøge de dybeste steder på Jorden. Den japanske grøft er en del af hadalzonen (opkaldt efter Hades, den græske underverdenes gud), som inkluderer steder, der lurer mere end 6,7 miles (6 kilometer) under havets overflade.
"Hadalzonen optager kun 2 procent af havbundens samlede overfladeareal," fortalte Kioka til Live Science. "Det er sandsynligvis mindre udforsket end endda månen eller Mars."
På en række missioner, der blev finansieret af flere internationale videnskabelige institutioner, kørte Kioka og hans kolleger over Japan-grøften seks gange mellem 2012 og 2016. Under disse krydstogter brugte teamet to forskellige ekkolodssystemer til at skabe et kort i høj opløsning af dybderne i grøften. Dette gjorde det muligt for dem at estimere, hvor meget nyt sediment der var blevet tilføjet til grøftbunden over tid.
For at se, hvordan det kemiske indhold i dette sediment var ændret siden jordskælvet i 2011, gravede holdet op adskillige lange sedimentkerner fra bunden af grøften. Med en måling på op til 10 meter lang tjente hver af disse kerner som en slags kage i geologisk lag, der viste, hvordan forskellige dele af stof fra land og hav stablet ned på bunden af grøften.
Flere meter sediment syntes at være blevet dumpet i skytten i 2011, sagde Kioka. Da teamet analyserede disse sedimentprøver på et laboratorium i Tyskland, var de i stand til at beregne mængden af kulstof i hver kerne. De vurderede, at den samlede mængde kulstof, der blev tilsat over hele skytten, var op til en million tons.
Det er meget kulstof. Til sammenligning leveres ca. 4 millioner tons kulstof til havet årligt fra Himalaya-bjergene via Ganges-Brahmaputra-floderne, skrev Kioka og hans kolleger i deres undersøgelse. I en fjerdedel af dette beløb, der ender i den japanske grøft efter en enkelt seismisk begivenhed, understreger de mystiske jordskælv, der er i den globale kulstofcyklus.
Hvordan, nøjagtigt, kulstof dumpet i jordens dybeste steder figurer i den bredere cyklus er stadig usikkert. Kioka sagde imidlertid, at subduktionszoner som den japanske grøft muligvis giver kulstofsedimenter en relativt hurtig vej ind i Jordens indre, hvor de til sidst kan frigøres i atmosfæren som kuldioxid under vulkanudbrud. Yderligere forskning er nødvendig, og en planlagt 2020-ekspedition for at indsamle endnu længere kerneprøver fra grøften kan udfylde nogle historiske detaljer, der går hundreder eller tusinder af år tilbage.
