Troebele stromingen zijn van oudsher beschreven als snel bewegende stromingen die onderzeese canyons vegen, zand en modder in de diepe zee dragen. Maar een nieuwe krant binnen Natuurcommunicatie laat zien dat, in plaats van alleen maar te bestaan ​​uit met sediment beladen zeewater dat over de zeebodem stroomt, troebelheidsstromen brengen ook grootschalige bewegingen van de zeebodem zelf met zich mee. Deze dramatische ontdekking, het resultaat van een 18 maanden durende, multi-institutionele studie van Monterey Canyon, kan oceaaningenieurs helpen schade aan pijpleidingen te voorkomen, communicatie kabels, en andere zeebodemstructuren.

Geologen zijn al sinds 1929 op de hoogte van troebelingsstromen, toen een grote aardbeving een hevige stroom veroorzaakte die honderden kilometers aflegde en 12 trans-Atlantische communicatiekabels beschadigde. Troebelheidsstromen vormen vandaag nog steeds een bedreiging, naarmate mensen steeds meer kabels plaatsen, pijpleidingen, en andere structuren op de zeebodem. Troebelheidsstromen zijn ook belangrijk voor petroleumgeologen omdat ze sedimentlagen achterlaten die enkele van 's werelds grootste oliereserves vormen.

Ondanks bijna een eeuw onderzoek, geologen hebben geworsteld om een ​​conceptueel model te bedenken dat in detail beschrijft hoe troebelheidsstromen ontstaan ​​en evolueren. Het Coordinated Canyon Experiment is ontworpen, gedeeltelijk, om dit debat op te lossen. Tijdens dit 18 maanden durende onderzoek onderzoekers van het Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), de U.S. Geological Survey, de Universiteit van Hull, het Nationaal Oceanografiecentrum, de Universiteit van Southampton, de Universiteit van Durham, en de Ocean University of China hebben hun expertise en apparatuur gecombineerd om een ​​50 kilometer lang (31 mijl) stuk van Monterey Canyon in ongekend detail te volgen.

Tijdens het experiment, onderzoekers plaatsten meer dan 50 verschillende instrumenten op zeven verschillende locaties in de kloof en voerden gedetailleerde metingen uit tijdens 15 verschillende troebelheidsstromen. Bijna alle stromen begonnen in de buurt van de kop van de kloof in water van minder dan ongeveer 300 meter (1, 000 voet) diep. Eenmaal gestart, de stromen reisden minstens enkele kilometers door de kloof. De drie grootste stromen reisden over 50 kilometer, vegen langs het diepste meetstation in de kloof op een diepte van 1, 850 meter (6, 000 voet).

Dit uitgebreide onderzoeksprogramma toonde aan dat troebelheidsstromen in Monterey Canyon zowel bewegingen van met water verzadigd sediment als van met sediment beladen water omvatten. Zoals beschreven in de recente Natuurcommunicatie papier, het belangrijkste onderdeel van het proces is een dichte laag van met water verzadigd sediment dat snel over de bodem beweegt en de bovenste paar meter van de reeds bestaande zeebodem opnieuw mobiliseert.

Dit is heel anders dan eerdere conceptuele modellen van troebelheidsstromen, die zich richtte op stromen van troebele, met sediment beladen water dat zich boven de zeebodem verplaatst. De auteurs van het recente artikel hebben wel pluimen van met sediment beladen water waargenomen tijdens troebelheidsgebeurtenissen, maar ze suggereren dat dit secundaire kenmerken zijn die ontstaan ​​wanneer de puls van verzadigd sediment zich vermengt met het bovenliggende zeewater.

"Dit hele experiment was een poging om erachter te komen wat er op de bodem van de kloof gebeurde, " zei Charlie Paull, MBARI zeegeoloog en eerste auteur van het recente artikel. "Jarenlang zien we instrumenten op de bodem op onverwachte manieren bewegen, en we vermoedden dat de zeebodem zou kunnen bewegen. Nu hebben we echte gegevens die laten zien wanneer, waar, en hoe dit gebeurt. "Een van de instrumenten die in het experiment werden gebruikt, waren stroommeters die waren gemonteerd op zeven ligplaatsen verspreid over de bodem van de kloof. Analyse van de gegevens van deze instrumenten en het meten van de tijd die de stromen nodig hadden om tussen de ligplaatsen te reizen, de onderzoekers waren verrast toen ze ontdekten dat de stromen door de kloof leken te reizen met snelheden die groter waren dan de daadwerkelijk gemeten waterstromingen.

Hoewel kantelen en andere bewegingen van de stroommeters sommige van deze waarnemingen zouden kunnen verklaren, de wetenschappers concludeerden uiteindelijk dat hun instrumenten niet eenvoudigweg werden bewogen door stromen van troebel water die boven de zeebodem stroomden.

De onderzoekers plaatsten ook sensoren ter grootte van een strandbal, genaamd benthic event detectors (BED's), in de zeebodem. De BED's zijn ontworpen om te worden vervoerd door troebelheidsstromen terwijl ze instrumenten dragen die hun diepte registreerden, horizontale en verticale beweging, en rotatie. Andere bewegingssensoren waren gemonteerd op grote, stalen frames met een gewicht tot 800 kilogram (1, 760 pond). Deze waren ontworpen om stationair te blijven terwijl de stromen om hen heen stroomden.

Echter, zowel de BED's als de zware frames werden ver door de kloof gedragen tijdens sterke troebelheidsgebeurtenissen. In feite, de zware, onhandig gevormde instrumentenframes reisden vaak net zo snel als de relatief lichte, gestroomlijnde BED's.

De onderzoekers zagen ook grote zandgolven, tot twee meter (6,5 voet) lang, op de bodem van de canyon. Herhaalde bodemonderzoeken toonden aan dat deze zandgolven dramatisch verschoven tijdens troebelheidsgebeurtenissen, het omvormen van de bovenste twee tot drie meter van de zeebodem. Maar de onderzoekers wisten nog steeds niet precies hoe deze omvorming plaatsvond.

Gegevens van de BED's leverden een belangrijke aanwijzing op. Tijdens veel evenementen, de BED's gingen niet alleen door de kloof naar dieper water, maar reisde even snel of sneller dan het bovenliggende water. Ze bewogen ook met regelmatige tussenpozen op en neer binnen de stroom tot wel drie meter.

De onderzoekers concludeerden dat, in plaats van over de bodem te worden "gesleept" door een sterke stroming, hun instrumenten werden "geraft" door een dichte, onderste laag van met water verzadigd sediment. Ze veronderstelden dat de op- en neergaande bewegingen van de BED's plaatsvonden terwijl de instrumenten over individuele zandgolven reisden. Zoals Paull opmerkte, "De BED's leverden een essentiële kern van nieuwe gegevens waarmee we voor het eerst de beweging van de zeebodem konden begrijpen."

"Handboeken en modelleringsinspanningen waren traditioneel gericht op verdunde stromen van met sediment beladen water over de bodem, " voegde Paull toe. "Maar we weten nu dat verdunde stromen slechts een deel van de vergelijking zijn. Het blijkt dat zij de staart van het proces zijn, die echt begint op de zeebodem. "