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As fossas Hadal, com as suas localizações mais profundas situadas na chamada zona hadal, as partes mais profundas do oceano com profundidade de água superior a 6 km, são o ambiente menos explorado da Terra, ligando a superfície da Terra e o seu interior mais profundo. Pela primeira vez, uma equipe internacional conduziu amostragem profunda do subsolo em uma trincheira hadal em alta resolução espacial durante a Expedição 386 do Programa Internacional de Descoberta do Oceano (IODP) “Paleoseismologia da Trincheira do Japão”. Os primeiros resultados importantes destas expedições revelam insights interessantes sobre o ciclo do carbono no sedimento da trincheira e foram agora publicados na Nature Communications.
A Fossa do Japão está localizada no “Anel de Fogo do Pacífico”, uma região de especial interesse em terremotos e pesquisas em águas profundas. “É aqui que as placas oceânicas se curvam, formam trincheiras em águas ultraprofundas e se movem abaixo das placas superiores nas chamadas zonas de subducção, enquanto acumulam tensão tectônica de placas global de longo prazo”, diz o Dr. Ken Ikehara do Instituto Nacional de Tecnologia Industrial Avançada. Ciência e Tecnologia, Japão, e co-cientista-chefe da Expedição IODP 386. “Esta energia é liberada cataclísmicamente durante os chamados terremotos de mega-impulso, como aconteceu em 2011 durante o devastador terremoto Tohoku-oki.”
A deformação e agitação do fundo do mar relacionadas com o terremoto podem remobilizar grandes quantidades de sedimentos e carbono orgânico fresco que é subsequentemente transferido por fluxos gravitacionais para o sumidouro terminal das bacias das trincheiras hadal. A fim de estudar a história de longo prazo dos megaterremotos e investigar o papel dos terremotos no ambiente de águas ultraprofundas, a equipe da Expedição 386 do IODP coletou e analisou 58 testemunhos de sedimentos retirados de buracos perfurados até 37,82 metros de profundidade no fundo do mar em 15 locais ao longo do eixo da trincheira com 500 km de comprimento. “Essas conquistas de expedições operacionais de amostragem bem-sucedida do subsolo profundo em profundidades de água entre 7.445-8.023 m abaixo do nível do mar estabeleceram dois novos recordes em mais de 50 anos de perfuração e testemunhagem oceânica científica”, disse o Prof. -cientista-chefe da Expedição 386 do IODP. “Nós detectamos o local de águas mais profundas a uma profundidade de água de 8.023 metros e recuperamos a amostra mais profunda do nível submarino de 8.060,74 metros abaixo do nível do mar.”
Análises dessas amostras sem precedentes e pesquisas lideradas pelo Prof. Rui Bao, da Ocean University of China, encontraram uma grande quantidade de carbono dissolvido lábil armazenado na água intersticial dos sedimentos. O armazenamento de carbono dissolvido implica uma remineralização ativa de carbono orgânico nas fossas hadal que é muito maior do que em outros ambientes de águas profundas do oceano aberto. Usando técnicas avançadas de radiocarbono, a equipe descobriu o envelhecimento e o acúmulo de carbono orgânico e inorgânico dissolvido nos sedimentos profundos do subsolo. “Estes resultados são entusiasmantes, porque estas fracções de carbono dissolvidas podem ter grandes impactos no ciclo profundo do carbono, uma vez que estão enterradas ainda mais profundamente nos sedimentos das trincheiras e na zona de subducção”, disse Mengfan Chu, candidato a doutoramento na Ocean University of China, e líder -autor do estudo agora publicado na Nature Communications.
Ciclagem ativa de carbono dissolvido mediada por micróbios nos sedimentos subterrâneos profundos
Uma investigação geoquímica abrangente sobre a água intersticial sedimentar com base nos resultados da Expedição IODP 386 apoia a hipótese. Enormes reservas de metano são encontradas em sedimentos ao longo de toda a Fossa do Japão, juntamente com outras características geoquímicas notáveis da água intersticial. Isto aponta para uma metanogênese microbiana intensiva nas trincheiras hadal e é interpretado como um efeito de aumento de grandes terremotos repetidos ao longo da zona de subducção. Através do aumento dos fluxos de carbono orgânico e da regulação das características físicas e químicas dos depósitos de sedimentos, os terremotos servem como um poderoso modulador no ciclo do carbono nas trincheiras e nos metabolismos profundos da biosfera nestes ambientes extremos. “Essas descobertas fornecem fortes evidências de que as fossas hadal não são ambientes ‘tranquilos’ de águas profundas como considerado anteriormente. Estamos entusiasmados em dizer que mais descobertas sobre o ciclo do carbono das trincheiras hadal serão feitas no futuro.” diz o Prof. Rui Bao. “Por exemplo, em nosso estudo também relatamos a ocorrência de carbonatos autigênicos na subsuperfície profunda dos sedimentos da Fossa do Japão, o que sugere uma transformação ativa do carbono entre suas diferentes formas (sedimentar, dissolvida, gasosa e mineral) e implica que os ambientes da trincheira hadal hospedam ciclos dinâmicos de carbono, que ligam a superfície da Terra e seu interior mais profundo ao longo de zonas de subducção, proporcionando grandes oportunidades para estudos futuros.”
Outras perspectivas de pesquisa na Trincheira do Japão
As novas descobertas de um ciclo dinâmico do carbono na fossa do Japão representam a primeira grande conquista científica resultante da nova amostragem de subsuperfície de alta resolução temporal e espacial e investigação da fossa oceânica hadal alcançada pela Expedição 386 na Fossa do Japão. Juntamente com esta primeira publicação científica relacionada com a Expedição 386 do IODP, os resultados preliminares de toda a expedição são agora divulgados pelo IODP. Juntamente com as novas perspectivas e o potencial adicional para avançar a nossa compreensão dos ciclos elementares do fundo do mar e a sua influência nos ambientes hadal, as amostras e dados desta expedição também revelam registos de eventos fascinantes que remontam a mais de 24.000 anos. Isto permite pesquisas em andamento e novas perspectivas para a discussão sobre a recorrência e os perigos de longo prazo de grandes terremotos de grande impacto. Trinta e seis cientistas com experiência em diferentes disciplinas de geociências da Áustria, Austrália, China, Finlândia, França, Alemanha, Índia, Japão, Reino Unido e Estados Unidos estão agora conduzindo pesquisas adicionais usando as amostras adquiridas pela plataforma avançada de perfuração oceânica do IODP. . Espera-se que avanços científicos mais substanciais alarguem a fronteira das pesquisas em águas ultraprofundas, zonas de subducção e terremotos.
O Programa Internacional de Descoberta dos Oceanos (IODP) é um programa internacional de pesquisa marinha com financiamento público e apoiado por 21 países, que explora a história e a dinâmica da Terra registradas nos sedimentos e rochas do fundo do mar. A Expedição IODP 386 – Paleoseismologia de Trincheiras do Japão – foi implementada em conjunto pelo Consórcio Europeu para Perfuração de Pesquisa Oceânica (ECORD) e pelo Instituto de Exploração e Engenharia Marinha-Terrestre (MarE3) dentro da Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia Marinha-Terrestre (JAMSTEC ).
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