Onderzeese canyons vormen een laatste grens op planeet Aarde. Er zijn duizenden van deze adembenemende geologische kenmerken verborgen in de diepten van de oceaan, maar wetenschappers hebben meer beelden in hoge resolutie van het oppervlak van Mars dan van de oceaanbodem van de aarde.

In een poging om licht te werpen op deze mysterieuze onderwaterkenmerken, Stanford-onderzoekers analyseerden een verzameling wereldwijde afbeeldingen uit een online opslagplaats van gegevens van de oceaanbodem. Ze ontdekten dat onderzeese canyons, waarvan men dacht dat ze zich op een manier vormden die vergelijkbaar was met ravijnen op het land, zijn in plaats daarvan fundamenteel verschillend van de ravijnen op het land die door uitgestrekte delen van onze bergketens lopen. Het onderzoek is online gepubliceerd in Geologie 25 sept.

"Mensen zouden zeggen, 'Oh nou ja, er is geen echt verschil tussen de twee systemen, want aan het eind van de dag, een rivier die stroomt versus een stromende zwaartekrachtstroom van sediment - ze gaan gewoon hetzelfde doen, '", zei hoofdauteur Stephen Dobbs, een doctoraat kandidaat in de geologische wetenschappen. "En het blijkt dat dat niet per se het geval is."

De onderzoekers analyseerden multi-beam sonargegevens, die wordt verzameld door schepen of kleine onderwatervoertuigen net boven de zeebodem die een sonargolf sturen die wordt gebruikt om kaarten van de zeebodem te maken. Ze verkregen gegevens voor de studie van de Global Multi-Resolution Topography-synthese, een open source online repository. Dobbs zei dat het verrassend was om verschillen te ontdekken in de onderwater- en bovengrondse canyons, aangezien op een kaart, formaties 9, 000 voet onder water kan niet worden onderscheiden van canyons van 9, 000 voet boven de grond.

"Als je puur kwalitatief kijkt - als je alleen naar een kaart kijkt - lijken ze schokkend op elkaar, " zei Dobbs. "We moesten een kwantitatieve methode gebruiken om daadwerkelijk te testen of dit verschillende systemen zijn."

De wetenschappers vonden verschillen in de vormen en profielen van onderzeese canyons. Op het land, significante veranderingen in de vorm van de canyon worden vaak veroorzaakt door grote overstromingen of aardverschuivingen. Onder water, onderzoekt de hypothese dat processen die onderzeese canyons vormen periodieke aardverschuivingen zijn van extreme steilheid, seismische activiteit of grote winterstormen die veel sediment van het ondiepe continentale plat wegvoeren.

"Dit is allemaal grensverleggend - we weten eigenlijk niet de antwoorden op deze dingen, "Zei Dobbs. "Nu hebben we al deze metingen en kunnen we beter kijken naar de oorzaak van deze formaties."

Van klaslokaal tot peer review

Het door studenten geleide onderzoek kwam voort uit een afstudeerseminar over onderzeese canyons, gehouden in het voorjaar van 2018. Het colloquium bracht afgestudeerde studenten van twee verschillende laboratoria samen:die van de professoren geologische wetenschappen Don Lowe en Stephan Graham. Het onderzoek werd geleid door co-auteurs George Hilley, een professor in de geologische wetenschappen, en adjunct-hoogleraar geologische wetenschappen Tim McHargue, die beide deel uitmaken van de sedimentaire onderzoeksgroep van Stanford Earth, samen met Lowe en Graham.

Hilley zei dat de meeste mensen zich niet realiseren dat met sediment beladen water de zeebodem kan aantasten. laat staan ​​het feit dat deze stromen diepere kenmerken hebben uitgehouwen dan de Grand Canyon vlak voor de kust van Monterey. Omdat er de afgelopen jaren veel hoge resolutie beelden zijn verzameld, de faculteitsleden wisten dat het mogelijk moest zijn om een ​​grote steekproef van de onderwaterkenmerken te analyseren.

"We gebruikten het seminar als een middel om te beantwoorden of de vormen die door deze dichtheidsstromen worden geproduceerd al dan niet essentiële kenmerken delen met die van rivieren, Hilley zei. "Door deze vragen te stellen met behulp van echte gegevens, iedereen leerde hypothesen te formuleren en te vervalsen met behulp van geavanceerde data-analyse."

Hoewel het project een afwijking was van de belangrijkste onderzoeksprojecten van de afgestudeerde studenten, Dobbs zei dat hij blij was met hoeveel de groep heeft bereikt in een jaar na het nastreven van dit nieuwe onderwerp.

Toepassing op Mars?

Dobbs zei enthousiast te zijn over het vooruitzicht om deze methoden te gebruiken om niet alleen de geologie op aarde, maar ook op andere planeten te begrijpen. Bijvoorbeeld, het kan onderzoekers helpen Marslandschappen te begrijpen, die vol zitten met kenmerken die overeenkomsten kunnen vertonen met de canyons van de aarde. Het onderzoek is ook relevant voor oceaanafhankelijke industrieën, inclusief communicatiebedrijven - waarvan de datakabels kunnen worden doorgesneden door gebeurtenissen in onderzeese canyons - evenals offshore energie- en olie- en gasactiviteiten.

"Deze dingen hebben een enorme impact op aardse systemen en ze worden fundamenteel niet begrepen, "Zei Dobbs. "We zijn nu net in staat om ze daadwerkelijk te meten in een rigoureuze geomorfische zin en van daaruit, we zijn in staat om conclusies te trekken over zowel hoe ze zich vormen als hoe ze onze systemen en onze cycli beïnvloeden."

Dobbs is van plan om met deze dataset te blijven werken om meer te weten te komen over de vorming en het gedrag van onderzeese canyons.

"Het opwindende voor mij is dat - hoewel ik van veldwerk hou - we letterlijk nieuwe dingen kunnen ontdekken met behulp van zeer eenvoudige tools die beschikbaar zijn voor het publiek en open access, " hij zei.