Năm 2011, một trận động đất mạnh 9,0 độ richter đã ầm ầm kéo đến ngoài khơi Tohoku, Nhật Bản, gây ra một trận sóng thần lớn và giết chết hơn 15.000 người.
Các ảnh hưởng toàn cầu của trận động đất Tohoku - hiện được coi là mạnh thứ tư kể từ khi ghi âm bắt đầu vào năm 1900 - vẫn đang được nghiên cứu. Kể từ đó, các nhà khoa học đã ước tính rằng trận động đất đẩy hòn đảo chính của Nhật Bản 8 feet (2,4 mét) về phía đông, đánh bật Trái đất cách trục của nó 10 inch (25 cm) và rút ngắn một phần triệu giây. NASA đã báo cáo vào năm 2011. Nhưng đối với Arata Kioka, một nhà địa chất tại Đại học Innsbruck ở Áo, những hiệu ứng bí ẩn và thú vị nhất của trận động đất không thể nhìn thấy bằng một vệ tinh; chúng chỉ có thể được đo trong các vực sâu nhất của đại dương Trái đất.
Trong một nghiên cứu mới được công bố vào ngày 7 tháng 2 trên tạp chí Khoa học báo cáo, Kioka và các đồng nghiệp đã đến thăm Nhật Bản Trench - một khu vực hút chìm (nơi một mảng kiến tạo lặn bên dưới một cái khác) trong đại dương Thái Bình Dương rơi xuống hơn 26.000 feet (8.000 m) tại điểm sâu nhất của nó - để xác định có bao nhiêu chất hữu cơ đã bị đổ tại đó bởi trận động đất lịch sử. Câu trả lời: Rất nhiều. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng khoảng một teragram - hay 1 triệu tấn carbon - đã được đổ vào rãnh sau trận động đất Tohoku và các dư chấn sau đó.
"Điều này là nhiều hơn chúng ta mong đợi," Kioka nói với Live Science.
Nơi sâu nhất của trái đất
Lượng carbon khổng lồ được di dời bởi các trận động đất có thể đóng một vai trò quan trọng trong chu trình carbon toàn cầu - các quá trình tự nhiên, chậm mà qua đó carbon quay vòng qua bầu khí quyển, đại dương và mọi sinh vật trên Trái đất. Nhưng, Kioka nói, nghiên cứu về chủ đề này đã bị thiếu.
Một phần trong đó có thể là do nó liên quan đến việc đến thăm những nơi sâu nhất trên Trái đất. Các Rãnh Nhật Bản là một phần của khu hadal (đặt theo tên Hades, vị thần Hy Lạp của thế giới ngầm), trong đó bao gồm những nơi rình rập hơn 3,7 dặm (6 km) bên dưới bề mặt của đại dương.
"Vùng hadal chỉ chiếm 2 phần trăm tổng diện tích bề mặt đáy biển", Kioka nói với Live Science. "Có lẽ nó ít được khám phá hơn cả mặt trăng hay sao Hỏa."
Trong một loạt các nhiệm vụ được tài trợ bởi một số tổ chức khoa học quốc tế, Kioka và các đồng nghiệp của ông đã đi trên rãnh Nhật Bản sáu lần trong khoảng thời gian từ 2012 đến 2016. Trong các chuyến hải trình này, nhóm đã sử dụng hai hệ thống sonar khác nhau để tạo ra một bản đồ có độ phân giải cao về độ sâu của hào. Điều này cho phép họ ước tính lượng trầm tích mới đã được thêm vào sàn rãnh theo thời gian.
Để xem các thành phần hóa học của trầm tích đó đã thay đổi như thế nào kể từ trận động đất năm 2011, nhóm nghiên cứu đã đào một số lõi trầm tích dài từ đáy rãnh. Có chiều dài lên tới 32 feet (10 mét), mỗi lõi này được dùng như một loại bánh lớp địa chất cho thấy các mảnh vật chất lặt vặt từ đất và biển đổ xuống đáy rãnh.
Một vài mét trầm tích dường như đã bị đổ xuống rãnh vào năm 2011, Kioka nói. Khi nhóm nghiên cứu phân tích các mẫu trầm tích này tại một phòng thí nghiệm ở Đức, họ đã có thể tính toán lượng carbon trong mỗi lõi. Họ ước tính rằng tổng lượng carbon được thêm vào trên toàn bộ rãnh lên tới một triệu tấn.
Đó là rất nhiều carbon. Để so sánh, khoảng 4 triệu tấn carbon được đưa ra biển hàng năm từ vùng núi Hy Mã Lạp qua các con sông Ganges-Brahmaputra, Kioka và các đồng nghiệp đã viết trong nghiên cứu của họ. Trong một phần tư số tiền đó kết thúc tại Rãnh Nhật Bản sau một sự kiện địa chấn duy nhất nhấn mạnh các trận động đất bí ẩn nắm giữ trong chu trình carbon toàn cầu.
Làm thế nào, chính xác, carbon đổ vào những nơi sâu nhất của Trái đất vào chu kỳ rộng hơn vẫn chưa chắc chắn. Tuy nhiên, Kioka cho biết, các khu vực hút chìm như Rãnh Nhật Bản có thể tạo ra các trầm tích carbon một cách tương đối nhanh chóng vào bên trong Trái đất, nơi cuối cùng chúng có thể được thải vào khí quyển dưới dạng carbon dioxide trong các vụ phun trào núi lửa. Cần nghiên cứu thêm, và một cuộc thám hiểm theo kế hoạch năm 2020 để thu thập các mẫu lõi dài hơn từ rãnh có thể điền vào một số chi tiết lịch sử có từ hàng trăm hoặc hàng ngàn năm.
