Le fosse Hadal, con le loro posizioni più profonde situate nella cosiddetta zona hadal, le parti più profonde dell’oceano con una profondità dell’acqua superiore a 6 km, sono l’ambiente meno esplorato sulla Terra, collegando la superficie terrestre e il suo interno più profondo. Per la prima volta, un team internazionale ha condotto un campionamento del sottosuolo profondo in una fossa adala ad alta risoluzione spaziale durante la spedizione 386 “Japan Trench Paleosismology” dell’International Ocean Discovery Program (IODP). I primi importanti risultati di queste spedizioni rivelano interessanti approfondimenti sul ciclo del carbonio nei sedimenti della trincea e sono ora pubblicati su Nature Communications.
La Fossa del Giappone si trova sull'”Anello di Fuoco del Pacifico”, una regione di particolare interesse per la ricerca sui terremoti e sulle acque profonde. “È qui che le placche oceaniche si piegano, formano fosse di acque ultra profonde e si spostano sotto le placche sovrastanti nelle cosiddette zone di subduzione, accumulando tensioni tettoniche globali a lungo termine”, afferma il dott. Ken Ikehara del National Institute of Advanced Industrial. Scienza e Tecnologia, Giappone, e scienziato co-capo della spedizione IODP 386. “Questa energia viene rilasciata in modo catastrofico durante i cosiddetti terremoti megathrust, come è accaduto nel 2011 durante il devastante terremoto di Tohoku-oki.”
La deformazione e lo scuotimento del fondale marino legati al terremoto possono rimobilitare grandi quantità di sedimenti e carbonio organico fresco che viene successivamente trasferito dai flussi gravitazionali nel bacino terminale dei bacini della fossa hadal. Al fine di studiare la storia a lungo termine dei terremoti megathrust e indagare il ruolo dei terremoti nell’ambiente delle acque ultra profonde, il team della spedizione IODP 386 ha raccolto e analizzato 58 carote di sedimenti prelevate da fori scavati fino a 37,82 metri di profondità nel fondali marini in 15 siti lungo l’asse della trincea lungo 500 km. “Questi risultati di spedizioni operative di campionamento del sottosuolo profondo a profondità d’acqua comprese tra 7445 e 8023 m sotto il livello del mare stabiliscono due nuovi record in oltre 50 anni di perforazione e carotaggio scientifico degli oceani”, afferma il Prof. Michael Strasser dell’Università di Innsbruck e co. -capo scienziato della spedizione IODP 386. “Abbiamo carotato il sito più profondo a una profondità di 8023 metri e recuperato il campione più profondo del livello sottomarino da 8060,74 metri sotto il livello del mare.”
Le analisi di tali campioni senza precedenti e la ricerca condotta dal Prof. Rui Bao presso la Ocean University of China hanno rilevato grandi quantità di carbonio disciolto labile immagazzinato nell’acqua interstiziale dei sedimenti. Lo stoccaggio del carbonio disciolto implica una rimineralizzazione attiva del carbonio organico nelle fosse adali che è molto maggiore che in altri ambienti di acque profonde dell’oceano aperto. Utilizzando tecniche avanzate al radiocarbonio, il team ha scoperto l’invecchiamento e l’accumulo del carbonio organico e inorganico disciolto nei sedimenti profondi del sottosuolo. “Si tratta di risultati entusiasmanti, perché queste frazioni di carbonio disciolto possono avere grandi impatti sul ciclo profondo del carbonio poiché sono sepolte ancora più in profondità nei sedimenti della trincea e nella zona di subduzione”, ha affermato Mengfan Chu, dottorando presso la Ocean University of China, e responsabile -autore dello studio ora pubblicato su Nature Communications.
Ciclo attivo del carbonio disciolto mediato dai microbi nei sedimenti profondi del sottosuolo
Un’indagine geochimica completa sull’acqua interstiziale dei sedimenti basata sui risultati della spedizione IODP 386 supporta l’ipotesi. Enormi depositi di metano si trovano nei sedimenti lungo l’intera fossa del Giappone, insieme ad altre eccezionali caratteristiche geochimiche dell’acqua interstiziale. Ciò indica un’intensa metanogenesi microbica nelle fosse adali ed è interpretato come un effetto di potenziamento di ripetuti grandi terremoti lungo la zona di subduzione. Attraverso l’aumento dei flussi di carbonio organico e la regolazione delle caratteristiche fisiche e chimiche dei depositi di sedimenti, i terremoti fungono da potente modulatore nel ciclo del carbonio della trincea e nel metabolismo profondo della biosfera in questi ambienti estremi. “Queste scoperte forniscono una prova evidente del fatto che le fosse dell’hadal non sono ambienti marini profondi “tranquilli” come precedentemente considerato. Siamo entusiasti di dire che in futuro saranno fatte ulteriori scoperte sul ciclo del carbonio delle fosse dell’hadal”. dice il prof. Rui Bao. “Ad esempio, nel nostro studio riportiamo anche la presenza di carbonati autigenici nel sottosuolo profondo dei sedimenti della fossa giapponese, il che suggerisce una trasformazione attiva del carbonio tra le sue diverse forme (sedimentario, disciolto, gassoso e minerale) e implica che gli ambienti della fossa adala ospitano il ciclo dinamico del carbonio, che collega la superficie terrestre e il suo interno più profondo lungo le zone di subduzione, offrendo grandi opportunità per studi futuri”.
Ulteriori prospettive di ricerca nella Fossa del Giappone
Le nuove scoperte di un ciclo dinamico del carbonio nella fossa del Giappone rappresentano il primo grande risultato scientifico derivante dal nuovo campionamento del sottosuolo ad alta risoluzione temporale e spaziale e dall’indagine della fossa oceanica dell’hadal ottenuto dalla Spedizione 386 nella fossa del Giappone. Oltre a questa prima pubblicazione scientifica correlata alla IODP-Expedition 386, i risultati preliminari dell’intera spedizione vengono ora rilasciati da IODP. Insieme alle nuove prospettive e all’ulteriore potenziale per far avanzare la nostra comprensione dei cicli elementali delle profondità marine e della loro influenza sugli ambienti hadal, i campioni e i dati di questa spedizione rivelano anche affascinanti registrazioni di eventi che risalgono a più di 24.000 anni fa. Ciò consente la ricerca attualmente in corso e nuove prospettive per la discussione sulla recidiva a lungo termine e sui rischi dei grandi terremoti megathrust. Trentasei scienziati con esperienza in diverse discipline geoscientifiche provenienti da Austria, Australia, Cina, Finlandia, Francia, Germania, India, Giappone, Regno Unito e Stati Uniti stanno ora conducendo ulteriori ricerche utilizzando i campioni acquisiti dalla piattaforma avanzata di perforazione oceanica di IODP . Si prevede che progressi scientifici più sostanziali spingeranno la frontiera delle ricerche sulle acque ultra profonde, sulle zone di subduzione e sui terremoti.
L’International Ocean Discovery Program (IODP) è un programma internazionale di ricerca marina finanziato con fondi pubblici, sostenuto da 21 paesi, che esplora la storia e le dinamiche della Terra registrate nei sedimenti e nelle rocce del fondale marino. La spedizione IODP 386 – Japan Trench Paleosismology – è stata implementata congiuntamente dal Consorzio europeo per la perforazione della ricerca oceanica (ECORD) e dall’Istituto per l’esplorazione e l’ingegneria della terra marina (MarE3) all’interno dell’Agenzia giapponese per la scienza e la tecnologia della terra marina (JAMSTEC). ).
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