En 2011, un tremblement de terre de magnitude 9,0 a éclaté au large des côtes de Tohoku, au Japon, déclenchant un tsunami massif et tuant plus de 15 000 personnes.
Les effets mondiaux du tremblement de terre de Tohoku - désormais considéré comme le quatrième plus puissant depuis le début de l'enregistrement en 1900 - sont toujours à l'étude. Les scientifiques ont depuis estimé que le tremblement de terre avait poussé l'île principale du Japon de 8 pieds (2,4 mètres) à l'est, renversé la Terre jusqu'à 10 pouces (25 cm) de son axe et raccourci la journée de quelques millionièmes de seconde, La NASA a rapporté en 2011. Mais pour Arata Kioka, géologue à l'Université d'Innsbruck en Autriche, les effets les plus intéressants et mystérieux du séisme ne peuvent pas être vus avec un satellite; ils ne peuvent être mesurés que dans les gouffres les plus profonds des océans de la Terre.
Dans une nouvelle étude publiée le 7 février dans la revue Scientific Reports, Kioka et ses collègues ont visité la tranchée japonaise - une zone de subduction (où une plaque tectonique plonge sous une autre) dans l'océan Pacifique qui plonge de plus de 26 000 pieds (8 000 m) à son point le plus profond - déterminer la quantité de matière organique qui y avait été déversée par le séisme historique. La réponse: beaucoup. L'équipe a constaté qu'environ un téragramme - ou 1 million de tonnes - de carbone avait été déversé dans la tranchée après le tremblement de terre de Tohoku et les répliques suivantes.
"C'était bien plus que ce à quoi nous nous attendions", a déclaré Kioka à Live Science.
Les endroits les plus profonds de la Terre
L'énorme quantité de carbone déplacée par les tremblements de terre peut jouer un rôle clé dans le cycle mondial du carbone - les processus lents et naturels par lesquels le carbone parcourt l'atmosphère, l'océan et tous les êtres vivants sur Terre. Mais, a déclaré Kioka, la recherche sur ce sujet a fait défaut.
Cela peut être en partie dû au fait qu'il s'agit de visiter les endroits les plus profonds de la Terre. La tranchée japonaise fait partie de la zone hadale (du nom de Hadès, le dieu grec des enfers), qui comprend des endroits cachés à plus de 6 kilomètres sous la surface de l'océan.
"La zone hadale n'occupe que 2% de la surface totale du plancher océanique", a déclaré Kioka à Live Science. "C'est probablement moins exploré que même la lune ou Mars."
Lors d'une série de missions financées par plusieurs institutions scientifiques internationales, Kioka et ses collègues ont survolé la tranchée japonaise six fois entre 2012 et 2016. Au cours de ces croisières, l'équipe a utilisé deux systèmes de sonar différents pour créer une carte haute résolution des profondeurs de la tranchée. Cela leur a permis d'estimer la quantité de nouveaux sédiments ajoutés au sol de la tranchée au fil du temps.
Pour voir comment le contenu chimique de ces sédiments avait changé depuis le séisme de 2011, l'équipe a déterré plusieurs carottes de sédiments longues au fond de la tranchée. Mesurant jusqu'à 32 pieds (10 mètres) de long, chacun de ces noyaux servait comme une sorte de gâteau de couche géologique qui montrait comment divers morceaux de matière terrestre et maritime s'empilaient au fond de la tranchée.
Plusieurs mètres de sédiments semblent avoir été déversés dans la tranchée en 2011, a déclaré Kioka. Lorsque l'équipe a analysé ces échantillons de sédiments dans un laboratoire en Allemagne, elle a pu calculer la quantité de carbone dans chaque carotte. Ils ont estimé que la quantité totale de carbone ajoutée dans toute la tranchée atteignait un million de tonnes.
Ça fait beaucoup de carbone. À titre de comparaison, environ 4 millions de tonnes de carbone sont livrées à la mer chaque année depuis les montagnes de l'Himalaya via les fleuves Ganges-Brahmaputra, ont écrit Kioka et ses collègues dans leur étude. Le fait qu'un quart de ce montant se retrouve dans la tranchée japonaise à la suite d'un seul événement sismique souligne la puissance mystérieuse des tremblements de terre dans le cycle mondial du carbone.
Comment, exactement, le carbone déversé dans les endroits les plus profonds de la Terre dans le cycle plus large est encore incertain. Cependant, Kioka a déclaré que les zones de subduction comme la tranchée du Japon pourraient donner aux sédiments de carbone un chemin relativement rapide vers l'intérieur de la Terre, où ils pourraient éventuellement être libérés dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone lors des éruptions volcaniques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires, et une expédition prévue en 2020 pour recueillir des échantillons de carottes encore plus longs dans la tranchée pourrait renseigner certains détails historiques remontant à des centaines ou des milliers d'années.
