Các nhà khoa học ước tính rằng, cơn địa chấn đã đẩy hòn đảo chính của quốc đảo Nhật Bản đi 2,4 mét về phía Đông, làm Trái đất bị lệch 25 cm khỏi trục của nó và làm cho ngày ngắn đi khoảng một phần triệu giây, theo báo cáo của NASA trong năm 2011.
Nhưng đối với Arata Kioka, nhà địa chất học đến từ ĐH Innsbruck ở Áo, những hiệu ứng thú vị và bí ẩn nhất của trận động đất không thể nhìn thấy qua vệ tinh mà chỉ có thể đo được từ những rãnh sâu nhất trong lòng đại dương của Trái đất.
Trong nghiên cứu vừa được đăng tải trên tạp chí Scientific Reports, Kioka và đồng nghiệp đã đến thăm Rãnh Nhật Bản – một khu vực hút chìm (nơi một mảng kiến tạo lặn dưới một mảng kiến tạo khác) nằm tại Thái Bình Dương với độ sâu tối đa là 8.000m - để xác định có bao nhiêu chất hữu cơ bị đổ xuống đó trong trận động đất lịch sử.
Câu trả lời là rất nhiều. Nhóm nghiên cứu phát hiện có khoảng 1 teragram - hay khoảng 1 triệu tấn carbon được đổ xuống rãnh này sau trận động đất Tohoku.
“Con số này lớn hơn nhiều so với dự đoán của chúng tôi” - Kioka cho biết. Lượng carbon khổng lồ bị dịch chuyển bởi động đất có thể có vai trò quan trọng trong chu kỳ carbon toàn cầu - quá trình tự nhiên, chậm rãi trong đó carbon quay vòng qua bầu khí quyển, đại dương và mọi sinh vật sống trên Trái đất.
Tuy nhiên, theo Kioka, số lượng nghiên cứu về chủ đề này vẫn còn rất ít. Một phần là bởi vì nó liên quan đến việc phải đến thăm những nơi sâu nhất trên Trái đất. Rãnh Nhật Bản là 1 phần của vùng biển tăm tối (tên tiếng Anh là hadal zone - đặt theo tên vị thần địa ngục Hades của Hy Lạp), trong đó bao gồm những địa điểm nằm sâu tới 6km dưới bề mặt đại dương.
Kioka và đồng nghiệp của ông đã đi qua Rãnh Nhật Bản tới 6 lần trong khoảng thời gian từ năm 2012 - 2016. Trong những chuyến đi này, nhóm đã sử dụng 2 hệ thống sonar khác nhau để tạo ra bản đồ có độ phân giải cao về độ sâu của rãnh. Điều này cho phép họ ước tính lượng trầm tích mới được thêm vào thềm của rãnh trong khoảng thời gian trên.
Để xem các thành phần hóa học của lượng trầm tích đó đã thay đổi như thế nào sau vụ động đất năm 2011, đội ngũ nghiên cứu đào một số lõi trầm tích dài từ đáy rãnh. Có chiều dài lên tới tận 10m, mỗi lõi này được sử dụng như lớp bánh địa chất qua đó cho thấy các mảnh vật chất lặt vặt từ đất liền và biển đã tích lũy dưới đáy rãnh như thế nào.
Một vài mét trầm tích dường như mới đổ xuống rãnh trong năm 2011, theo Kioka trao đổi. Khi đội ngũ phân tích những mẫu trầm tích này tại phòng thí nghiệm ở Đức, họ đã tính toán được lượng carbon trong mỗi lõi. Họ ước tính rằng tổng lượng carbon được thêm vào trên toàn bộ rãnh có thể lên tới một triệu tấn.
Tuy nhiên, Kioka cho biết, các khu vực hút chìm như Rãnh Nhật Bản vẫn có thể tạo ra con đường tương đối nhanh cho trầm tích carbon đi sâu vào trong lòng Trái đất và có thể bị thải vào bầu khí quyển dưới dạng khí CO2 trong các vụ phun trào núi lửa.
