De nouvelles recherches de l'Université de Californie, de Davis, de l'Académie chinoise des sciences et de l'Université A&M du Texas révèlent que des émissions massives, ou des rots, de dioxyde de carbone à partir de systèmes de terre naturelle, ont entraîné une diminution significative des concentrations d'oxygène océanique il y a environ 300 millions d'années.
Combinant des analyses géochimiques des noyaux de sédiments et de la modélisation avancée du climat, l'étude, publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciencesmet en évidence cinq périodes où des diminutions significatives des niveaux d'oxygène océanique (de 4% à 12%) ont coïncidé avec des augmentations significatives des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. De tels événements sans oxygène ou anoxiques sont connus pour leurs effets néfastes sur la vie marine et la biodiversité.
Malgré leurs racines dans le passé, les résultats sont pertinents pour le climat mondial actuel et son avenir. Si des événements d'une échelle similaire devaient se produire aujourd'hui, ils affecteraient probablement les zones côtières qui sont importantes pour les pêcheries et la biodiversité marine.
« Ceci est notre seul analogue pour les grands changements dans le dioxyde de carbone à des niveaux comparables à ce que nous vivons aujourd'hui, où nous voyons des doublements et des triples des niveaux », a déclaré l'auteur principal Isabel P. Montañez, professeur distingué au Département de la Terre et des Sciences planétaires à UC Davis.
Ce qui est différent, cependant, c'est la source du dioxyde de carbone. Alors que les niveaux de dioxyde de carbone des climats à long terme ont été influencés par des systèmes naturels comme les éruptions volcaniques, les émissions de dioxyde de carbone produites par l'homme et liées à l'homme influencent fortement les niveaux d'aujourd'hui.
« Nous créons un burp maintenant et à un rythme de deux, peut-être trois, des ordres de grandeur plus rapidement que par le passé », a déclaré Montañez.
Noyaux de sédiments et modélisation du climat profond
Dans l'étude, l'équipe a utilisé des noyaux de sédiments provenant d'une formation géologique en Chine méridionale appelée succession de Naqing. En analysant la composition géochimique de ces noyaux en eau profonde, en particulier les isotopes d'uranium carbonate, l'équipe a chronique des conditions environnementales de la Terre de 310 à 290 millions d'années.
« Grâce à cette analyse, nous voyons ces« rotations »non seulement dans le dioxyde de carbone, mais aussi dans la signature des isotopes de l'uranium de l'océan», a déclaré Montañez. « Ils sont totalement alignés et la taille de ces pointes d'uranium nous parle de l'ampleur de l'anoxie de l'océan. »
L'équipe a ensuite utilisé ces informations pour éclairer les modèles climatiques de pointe, développés par les auteurs de cette étude, qui sont utilisés pour mieux comprendre les climats anciens.
« C'est un cadre mathématique dans lequel nous mettons toutes nos informations de proxy et nous les dirigeons des centaines de milliers de fois sur un supercalculateur », a déclaré Montañez. « Il modélise essentiellement ce qui est le plus réaliste étant donné toutes les incertitudes, toutes les connues, toutes les informations qu'elle est données. »
Sur la base de la modélisation, l'équipe a trouvé cinq cas de diminution de l'oxygène dans l'océan mondial de 4% à 12%, passant de 290 à 310 millions d'années. Chaque période a duré environ 100 000 à 200 000 ans.
Bien que la diminution de l'oxygène océanique ne semble pas être en corrélation avec les extinctions de masse connues, elle s'aligne sur les pauses de la biodiversité qui peuvent être observées dans le dossier géologique.
« Nous voyons ces pauses en biodiversité à chaque fois que ces rots se produisent », a déclaré Montañez. « Cela a eu un impact. Très probablement, les régions côtières ont été le plus touchées. »
Records du passé, leçons pour l'avenir
Il y a 300 millions d'années, la Terre était très différente de la Terre d'aujourd'hui. D'une part, l'oxygène dans l'atmosphère était de 40% à 50% plus élevé qu'aujourd'hui. Malgré les différences entre le passé et le présent, l'ampleur des augmentations des niveaux de dioxyde de carbone est similaire.
Cela pourrait être interprété comme un avertissement, selon Montañez.
« C'est une énorme découverte, car comment prendre un océan assis sous une atmosphère avec beaucoup plus d'oxygène qu'aujourd'hui et le permettre? » Dit Montañez. « Le message pour nous est, » ne soyez pas si sûr que nous ne pouvons pas refaire cela avec notre libération actuelle de dioxyde de carbone axée sur l'homme. « »
