Borer dybt efter spor om jordskælv

Vedvarende køresyge er en af ​​de erhvervsmæssige farer ved at arbejde til søs ud for Japans kyst i tre uger. Hiroki Sone kan bevidne det, efter at have brugt en del af efterårssemesteret 2018 på det dybeste videnskabelige havboreprojekt nogensinde.

"Måske skulle jeg ikke nikke for meget, " siger assisterende professor i civil- og miljøteknik ved University of Wisconsin-Madison, en dag efter hjemkomsten fra staten. "Jeg føler mig svimmel."

Sone og ph.d. studerende Zirou Jin er en del af det internationale hold af forskere, der arbejder på Nankai Trough Seismogenic Zone Experiment. I den sidste fase af det 11-årige forsøg, forskere borer under Nankai truget, mødestedet for de tektoniske plader fra Det eurasiske og filippinske hav og kilden til gentagne jordskælv. Hvis det lykkes, det ville være første gang, videnskabsmænd har nået en dybde, hvor jordskælv gyder i en subduktionszone, hvor en plade (i dette tilfælde, det filippinske hav) skubber under en anden.

Boringen, som nåede en rekorddybde i begyndelsen af ​​december 2018 og fortsætter indtil marts 2019, vil give stenprøver og give holdet mulighed for at installere sensorer, potentielt afdække nye spor om de processer, der driver jordskælv.

"Vi ønsker at forstå, hvilken slags kræfter der akkumuleres i denne pladegrænse, fordi det er drivkraften for jordens bevægelse under jordskælv, ", siger Sone. "At være direkte derinde og se materialet forbedrer virkelig vores forståelse af, hvad der faktisk sker."

Sone voksede op i et japansk samfund, der forståeligt nok er på vagt over for jordskælv, i betragtning af den lange historie med seismisk aktivitet i landet. Han husker folkeskolebesøg fra en lastbil med rysterum, der gjorde det muligt for eleverne at øve sig i sikkerhedsmanøvrer.

Han var kandidatstuderende ved Kyoto Universitet og arbejdede på en afhandling om et dødbringende jordskælv i Taiwan, da han hørte om planerne for den første NanTroSEIZE Integrated Ocean Drilling Program ekspedition, som blev lanceret i 2007. Seks år senere, han sluttede sig til sin første ekspedition på Nankai truget.

Denne gang, han leder gruppens fysiske ejendomsteam. Når spåner - stenaffaldet, der dannes under boring - kommer til overfladen, Sones team undersøger deres tætheder for at beregne ændringer i porøsitet, procentdelen af ​​tomt rum i klippen, der er fyldt med vand. Porøsiteten falder typisk med dybden, men forskerne leder efter undtagelser fra den tendens, der vil indikere højere væsketryk end forventet. Forskere har længe postuleret, at væsketrykket langs tektoniske pladegrænseflader er unormalt højt, som kunne få en tallerken til at glide som en puck på et airhockeybord. Men ingen har målt det væsketryk i denne dybde, siger Sone.

"Dette er en god mulighed for at teste disse hypoteser og validere teorier eller måske modbevise nogle af dem, " han siger.

Sone vil helikoptere tilbage på borefartøjet Chikyu, hvis navn betyder jord på japansk, igen i januar 2019, mens Jin vil arbejde et par to-ugers skift i februar og marts. Arbejdsdagene er lange ombord på Chikyu, med 12-timers vagter og begrænset internetadgang.

Men løftet om stenkerneprøver - meget større og mere nyttige end stiklinger - i slutningen er en stærk motivator. Jin studerer kerner fra en tidligere ekspedition for sin ph.d. arbejde med de viskoplastiske egenskaber - hvordan materialer flyder og deformeres over tid - i Nankai Troughs akkretionære prisme, samlingen af ​​sten og sediment dannet under pladesubduktion.

"Vi forsøger at se, hvordan stressen ophobes, " hun siger.

Ved at tage kerner fra pladegrænsefladen og langsomt deformere dem i laboratoriet, Sone siger, forskere kan bedre forstå de kræfter, der opbygges i løbet af de 100 til 400 år mellem jordskælvene, der genererer tsunamier i Nankai-truget.

"Det er vigtigt at forstå, hvordan jorden brister under disse store jordskælv, der sker i løbet af få minutter, og videnskabsmænd har fokuseret på det i mange årtier, "siger han." Men hvad sker der mellem de 100 år? Hvordan akkumuleres kraften for at blive klar til det næste jordskælv? Det er en lige så hvis ikke mere, vigtige spørgsmål at stille, som vi ikke har behandlet i samfundet. Vi vil gerne gøre et gennembrud der for bedre at forudsige seismiske farer rundt om i verden."