À l’aide d’équipements de pointe, les chercheurs ont étudié le sel marin pour découvrir les changements dans la chimie de l’eau de mer et sa relation avec les processus géologiques et le climat au cours des 150 derniers millions d’années. Leurs découvertes ont établi un lien entre les mouvements des plaques tectoniques et les changements dans la composition des océans et de l’atmosphère, influençant le climat mondial et la biologie marine.
Une nouvelle étude relie les changements chimiques de l’eau de mer à l’activité volcanique et au climat.
Le sel de mer cache un secret : de minuscules gouttelettes d’eau de mer dont il provient, préservant l’histoire géologique.
Utilisant un équipement de pointe financé par la subvention de la National Science Foundation, le Dr Mebrahtu Weldeghebriel, Ph.D. ’22, chercheur postdoctoral à l’Université de Princeton, a collaboré avec le professeur émérite de sciences de la Terre de l’Université de Binghamton, Tim Lowenstein. Ensemble, ils ont reconstitué les changements dans la chimie de l’eau de mer au cours des 150 derniers millions d’années, mettant en lumière les événements géologiques et les transformations climatiques correspondants.
Leur article a récemment été publié dans la revue Avancées scientifiques.
L’océan « est comme une soupe géante de différents éléments », a expliqué Lowenstein. « Le sodium et le chlorure sont les plus courants, mais il en existe des dizaines d’autres dissous dans l’eau de mer à l’état de traces, comme le lithium. »
Ils ont examiné le sel de mer (halite) formé à divers moments au cours des 150 derniers millions d’années dans des bassins sédimentaires géographiquement diversifiés aux États-Unis, en Europe, en Asie et en Afrique. Dans les échantillons de sel se trouvaient de minuscules poches contenant un peu d’eau de mer ancienne.
Mebrahtu Weldeghebriel était l’auteur principal de l’article récemment publié dans la revue Science Advances. Crédit : Université de Binghamton, Université d’État de New York
Pour accéder aux minuscules gouttelettes, les chercheurs ont utilisé un laser pour percer des trous dans les cristaux de sel, puis un spectromètre de masse pour analyser les différents oligo-éléments présents. Dans cette recherche, ils se sont concentrés spécifiquement sur la concentration de lithium, un oligo-élément qui a subi une diminution de sept fois au cours des 150 derniers millions d’années, parallèlement à une augmentation des rapports magnésium/calcium.
Mais pourquoi?
La cause des variations à long terme de la composition de l’eau de mer a été débattue au cours des deux dernières décennies. Les chercheurs ont proposé que la baisse de la concentration de lithium dans l’eau de mer soit principalement associée à une production réduite de croûte océanique et à une diminution de l’activité hydrothermale du fond marin, toutes deux influencées par les mouvements des plaques tectoniques. Le ralentissement de l’activité des plaques au cours des 150 derniers millions d’années a conduit à moins de lithium ajouté à l’océan et à une réduction des quantités de dioxyde de carbone libérées dans l’atmosphère, ce qui a finalement conduit au refroidissement global et à la période glaciaire actuelle. En remontant le temps de 150 millions d’années, la Terre était un endroit plus chaud avec plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et plus de lithium dans la mer.
« Il existe un lien étroit entre la chimie des océans et la chimie atmosphérique », a déclaré Weldeghebriel. « Quels que soient les changements qui se produisent dans l’océan, ils reflètent également ce qui se passe dans l’atmosphère. »
Dans l’ensemble, les recherches de Weldeghebriel et Lowenstein ont fait des progrès significatifs dans la compréhension de la chimie des anciens océans de la Terre et de la manière dont le mouvement des plaques tectoniques a influencé la composition de l’hydrosphère et de l’atmosphère de notre Terre. De tels changements chimiques ont également un impact sur la biologie, comme les créatures marines qui construisent leur coquille à partir de carbonate de calcium.
« Les océans et l’atmosphère sont connectés les uns aux autres, et la façon dont ils changent est liée », a expliqué Lowenstein. « Tout est connecté. »
