Un team internazionale guidato dal geologo Michael Strasser ha utilizzato nuovi metodi per analizzare i depositi di sedimenti nella Fossa del Giappone al fine di ottenere nuove informazioni sul ciclo del carbonio.

In un articolo recentemente pubblicato su Comunicazioni sulla natura , Il geologo Michael Strasser ha presentato i primi risultati di una spedizione di ricerca durata un mese al largo delle coste del Giappone. L'iniziativa di ricerca era stata organizzata nel marzo 2012 dal MARUM - Center for Marine Environmental Sciences. Strasser, che fino al 2015 è stato Assistant Professor di Sediment Dynamics presso l'ETH di Zurigo ed è ora Professore Ordinario di Sediment Geology presso l'Università di Innsbruck, ha portato lì un team internazionale per studiare i processi di rimobilizzazione dinamica dei sedimenti innescati dall'attività sismica.

A una profondità di 7, 542 metri sotto il livello del mare, il team ha prelevato un campione dalla fossa giapponese, una fossa oceanica lunga 800 km nella parte nord-occidentale dell'Oceano Pacifico. La trincea, che è sismicamente attivo, è stato l'epicentro del terremoto di Tohoku nel 2011, che ha fatto notizia quando ha causato la fusione nucleare di Fukushima. Tali terremoti lavano enormi quantità di materia organica dalle secche in acque più profonde. Gli strati di sedimenti risultanti possono quindi essere utilizzati in seguito per raccogliere informazioni sulla storia dei terremoti e sul ciclo del carbonio nelle profondità oceaniche.

Nuovi metodi di datazione nelle profondità dell'oceano

L'attuale studio ha fornito ai ricercatori una svolta. Hanno analizzato i sedimenti ricchi di carbonio utilizzando la datazione al radiocarbonio. Questo metodo, che misura la quantità di carbonio organico e di carbonio radioattivo (14C) nei composti mineralizzati, è stato a lungo un mezzo per determinare l'età dei singoli strati di sedimenti. Fino ad ora, però, non è stato possibile analizzare campioni da una profondità maggiore di 5, 000 metri sotto la superficie, perché i composti mineralizzati si dissolvono sotto l'aumento della pressione dell'acqua.

Strasser e il suo team hanno quindi dovuto utilizzare nuovi metodi per la loro analisi. Uno di questi era il cosiddetto metodo del radiocarbonio a gas in linea, sviluppato dal dottorando dell'ETH Rui Bao e dal Biogeoscience Group dell'ETH di Zurigo. Ciò aumenta notevolmente l'efficienza, poiché basta un solo carotaggio per effettuare più di cento misurazioni dell'età del 14C direttamente sulla materia organica contenuta nel sedimento.

Inoltre, i ricercatori hanno applicato per la prima volta il metodo di misurazione Ramped PyrOx (pirolisi) nella datazione degli strati di sedimenti degli oceani profondi. Ciò è stato fatto in collaborazione con il Woods Hole Oceanographic Institute (U.S.), che ha sviluppato il metodo. Il processo prevede la combustione di materia organica a diverse temperature. Poiché la materia organica più vecchia contiene legami chimici più forti, richiede temperature più elevate per bruciare. Ciò che rende questo metodo nuovo è che la variazione di età relativa delle singole frazioni di temperatura tra due campioni distingue in modo molto preciso la differenza di età tra i livelli di sedimenti nel mare profondo.

Incontri terremoti per aumentare l'accuratezza delle previsioni

Grazie a questi due metodi innovativi, i ricercatori hanno potuto determinare l'età relativa della materia organica nei singoli strati di sedimenti con un alto grado di precisione. Il campione di base che hanno testato conteneva materia organica più vecchia in tre punti, così come tassi più elevati di esportazione di carbonio verso le profondità oceaniche. Questi luoghi corrispondono a tre eventi sismici nella Fossa del Giappone storicamente documentati ma finora datati in modo impreciso:il terremoto di Tohoku nel 2011, un terremoto senza nome nel 1454, e il terremoto di Sanriku nell'869.

Al momento, Strasser sta lavorando a una mappa geologica su larga scala dell'origine e della frequenza dei sedimenti nelle fosse profonde dell'oceano. Fare così, sta analizzando più carotaggi prelevati durante una spedizione di follow-up alla Fossa del Giappone nel 2016. "L'identificazione e la datazione dei depositi di sedimenti innescati tettonicamente è importante anche per le previsioni future sulla probabilità di terremoti, " dice Strasser. "Con i nostri nuovi metodi, possiamo prevedere il ripetersi dei terremoti con molta più precisione".