Im Jahr 2011 wurde vor der Küste von Tohoku, Japan, ein Erdbeben der Stärke 9,0 zum Leben erweckt, das einen massiven Tsunami auslöste und mehr als 15.000 Menschen tötete.
Die globalen Auswirkungen des Erdbebens in Tohoku, das seit Beginn der Aufnahme im Jahr 1900 als das viertstärkste gilt, werden derzeit noch untersucht. Wissenschaftler haben seitdem geschätzt, dass das Beben die Hauptinsel Japans 8 Fuß (2,4 Meter) nach Osten geschoben, die Erde um bis zu 25 cm von ihrer Achse gestoßen und den Tag um einige Millionstelsekunden verkürzt hat. Die NASA berichtete im Jahr 2011. Für Arata Kioka, Geologin an der Universität Innsbruck in Österreich, sind die interessantesten und mysteriösesten Auswirkungen des Bebens mit einem Satelliten nicht zu erkennen. Sie können nur in den tiefsten Abgründen der Ozeane der Erde gemessen werden.
In einer neuen Studie, die am 7. Februar in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde, besuchten Kioka und seine Kollegen den Japan Trench - eine Subduktionszone (in der eine tektonische Platte unter einer anderen taucht) im Pazifik, die mehr als 8.000 m tief ist sein tiefster Punkt - um festzustellen, wie viel organisches Material dort durch das Beben in der Geschichte abgeladen worden war. Die Antwort: Viel. Das Team stellte fest, dass nach dem Erdbeben in Tohoku und den anschließenden Nachbeben ungefähr ein Teragramm - oder 1 Million Tonnen - Kohlenstoff in den Graben abgeladen worden war.
"Das war viel mehr als wir erwartet hatten", sagte Kioka gegenüber Live Science.
Die tiefsten Stellen der Erde
Die enorme Menge an Kohlenstoff, die durch Erdbeben verlagert wird, kann eine Schlüsselrolle im globalen Kohlenstoffkreislauf spielen - den langsamen, natürlichen Prozessen, durch die Kohlenstoff durch die Atmosphäre, den Ozean und alle Lebewesen auf der Erde zirkuliert. Kioka sagte jedoch, dass es an Forschung zu diesem Thema mangele.
Ein Teil davon könnte sein, dass es darum geht, die tiefsten Orte der Erde zu besuchen. Der Japan-Graben ist Teil der Hadal-Zone (benannt nach Hades, dem griechischen Gott der Unterwelt), die Orte umfasst, die mehr als 6 Kilometer unter der Meeresoberfläche lauern.
"Die Hadalzone nimmt nur 2 Prozent der Gesamtfläche des Meeresbodens ein", sagte Kioka gegenüber Live Science. "Es ist wahrscheinlich weniger erforscht als der Mond oder der Mars."
Auf einer Reihe von Missionen, die von mehreren internationalen Wissenschaftsinstitutionen finanziert wurden, fuhren Kioka und seine Kollegen zwischen 2012 und 2016 sechs Mal über den Japan-Graben. Während dieser Kreuzfahrten erstellte das Team mit zwei verschiedenen Sonarsystemen eine hochauflösende Karte der Tiefen von Der Graben. Auf diese Weise konnten sie abschätzen, wie viel neues Sediment im Laufe der Zeit dem Boden des Grabens hinzugefügt worden war.
Um zu sehen, wie sich der chemische Gehalt dieses Sediments seit dem Beben von 2011 verändert hat, hat das Team mehrere lange Sedimentkerne vom Boden des Grabens ausgegraben. Jeder dieser Kerne war bis zu 10 Meter lang und diente als eine Art geologischer Schichtkuchen, der zeigte, wie sich verschiedene Materieteile von Land und Meer auf den Boden des Grabens stapelten.
Laut Kioka wurden 2011 mehrere Meter Sediment in den Graben geschüttet. Als das Team diese Sedimentproben in einem Labor in Deutschland analysierte, konnten sie die Kohlenstoffmenge in jedem Kern berechnen. Sie schätzten, dass die Gesamtmenge an Kohlenstoff, die über den gesamten Graben hinzugefügt wurde, bis zu einer Million Tonnen betrug.
Das ist viel Kohlenstoff. Zum Vergleich: Jährlich werden aus dem Himalaya-Gebirge über die Flüsse Ganges-Brahmaputra etwa 4 Millionen Tonnen Kohlenstoff ins Meer geliefert, schrieben Kioka und seine Kollegen in ihrer Studie. Dass ein Viertel dieses Betrags nach einem einzigen seismischen Ereignis im Japan-Graben landet, unterstreicht die mysteriösen Erdbeben, die im globalen Kohlenstoffkreislauf auftreten.
Wie genau Kohlenstoff, der an den tiefsten Stellen der Erde abgeladen wird, in den breiteren Kreislauf einfließt, ist noch ungewiss. Kioka sagte jedoch, dass Subduktionszonen wie der Japan-Graben Kohlenstoffsedimenten einen relativ schnellen Weg ins Erdinnere ermöglichen könnten, wo sie schließlich während Vulkanausbrüchen als Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden könnten. Weitere Forschungen sind erforderlich, und eine geplante Expedition im Jahr 2020 zur Entnahme noch längerer Kernproben aus dem Graben kann einige historische Details aus Hunderten oder Tausenden von Jahren ergänzen.
