Flera gånger om året turbulenta undervattenspulser av sand, lera, och vatten sveper nerför Monterey Canyons slingrande kanal. Som översvämningar på land, dessa så kallade "turbiditetsströmmar" brusar nerför kanjonens golv, lämnar en rest av sediment i deras spår. En färsk forskningsartikel visar att dessa händelser ofta bär sandstora partiklar 50 kilometer (31 miles) nerför kanjonen och lämnar partiklar av samma storlek kvar på havsbotten. Detta fynd är något överraskande eftersom strömmarna i den nedre delen av kanjonen är mycket långsammare än i de övre regionerna.

Den nya uppsatsen av MBARI-geologer och deras medarbetare ger också geologer deras första kvantitativa, upprepade mätningar av hur sediment rör sig och sätter sig under kraftiga flödeshändelser i ubåtskajoner.

Turbiditetsströmmar i Monterey Canyon är osynliga vid havsytan och orsakar sällan skada förutom på vetenskapliga instrument i kanjonen. Men grumlighetsströmmar har skadat eller förstört undervattenskablar och rörledningar i andra kanjoner. Ur ett globalt perspektiv, dessa undervattensflöden är oerhört viktiga, transporterar nästan lika mycket sediment som alla floder på land. Dessutom, under miljontals år, sedimenten som förs ner i undervattensraviner kan komprimeras och bli fast sten, som ibland bildar "reservoarer" för stora olje- och gasfyndigheter.

I decennier har geologer försökt förstå grumlighetsströmmar genom att titta på bergformationerna de lämnar efter sig. Ett fåtal forskare har försökt studera dessa händelser när de inträffar, men eftersom grumlighetshändelser är så oförutsägbara, förekommer på djupt vatten, och förstör ofta vetenskapliga instrument, sådana ansträngningar har i bästa fall varit utmanande.

Från 2015 till 2017, MBARI-forskare ledde en 18-månaders, multiinstitutionellt program kallat Coordinated Canyon Experiment (CCE), som dokumenterade flera turbiditetsströmmar över stora delar av Monterey Canyon. CCE var förmodligen det mest omfattande fältexperimentet som någonsin genomförts i någon ubåtskanjon hittills. Ett av målen med detta experiment var att förstå hur strömmar och sedimentrörelser under dessa händelser relaterar till de sediment som lämnas kvar på havsbotten efter händelserna.

I en ny artikel i tidningen Gränser inom geovetenskap , tidigare MBARI-postdoktor Katherine Maier och över ett dussin medförfattare undersökte CCE-mätningar av strömmar, transporterat sediment, och havsbottensedimentavlagringar.

Maier kommenterade, "Denna artikel ger en otroligt sällsynt möjlighet att jämföra sediment som transporteras under ett sedimentdensitetsflöde med strömhastigheter och sedimentavlagringar från samma flödeshändelse. Att koppla flöden till deras avlagringar har varit en långvarig vetenskaplig utmaning, särskilt i ubåtskajoner."

Forskarna fann att sanden som ligger kvar på kanjongolvet efter flödeshändelser var mycket lik den sand som transporterades ner i kanjonen under dessa händelser.

"Detta papper handlar om sanden, sa Charlie Paull, den ledande forskaren på experimentet.

Under hela experimentet, forskare samlade sediment med hjälp av "sedimentfällor" som hängde 10 meter (33 fot) eller mer över havsbotten. Under grumlighetshändelser, sedimentfällorna samlade in sand som var precis som det material som fanns på golvet i kanjonen. "Detta tyder på att sanden i flödet rördes upp i det omgivande vattnet, sade Paull. Men, " han lade till, "Det kan också tyda på att sedimentfällorna drogs i sidled av strömmen och inte var så långt från botten som vi trodde att de var."

I många geologiska miljöer speglar storleken på sedimentet som bärs av strömmar hastigheten på dessa strömmar - svaga strömmar kan transportera små partiklar av lera eller silt, men starkare flöden kan flytta sand, kullerstenar, eller till och med stenblock. Ett av de överraskande fynden i tidningen var alltså att storleken på sedimentet i fällorna inte var relaterat till hastigheten på strömmarna som uppmättes under grumlighetshändelserna. Som Maier påpekade, "Vi hittade liknande sand över 50 kilometer kanjongolv, även om flödeshastigheterna var mycket lägre i de djupare delarna av kanjonen."

"Detta kan tyda på att det fina materialet går förbi denna del av kanjonen, eller kan transporteras högre upp i vattenpelaren, ", noterade Paull. "Det visar också att en betydande mängd sediment passerar genom kanjonen men inte lägger sig till botten och blir en del av det geologiska rekordet."

Uppgifterna som presenteras i artikeln kan sluta vara lika betydelsefulla som resultaten. "Detta är de överlägset mest omfattande mätningarna som någonsin gjorts av sedimenttransport under grumlighetsströmmar." Paull noterade. "De kommer att vara extremt användbara för forskare som försöker göra datormodeller av vad som händer under dessa händelser."

Maier instämde."Jag tror att den del av CCE-datauppsättningen som presenteras i denna senaste uppsats kommer att bli en nyskapande datamängd."

Reflekterar över utmaningarna med att samla in dessa data, Maier kommenterade, "Även nu, år efter experimentet, Jag är fortfarande imponerad över att vi tog bort det och hämtade så mycket data. Detta experiment, och speciellt sedimentfällorna, utgjorde en stor teknisk utmaning och risk. Men i slutändan var vi ännu mer framgångsrika än jag hade hoppats."