Un gigantesque volcan sous-marin est devenu une expérience chimique massive qui pourrait aider les chercheurs à quantifier le succès des tactiques conçues pour lutter contre le changement climatique.
En janvier 2022, le volcan Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, dans l'océan Pacifique Sud, a explosé avec la puissance de plusieurs bombes atomiques, lançant un imposant panache de cendres, de gaz et d'eau de mer à 55 kilomètres dans l'atmosphère. Les chercheurs rapportent maintenant que les réactions chimiques à l'intérieur du panache pourraient avoir partiellement nettoyé une partie de la pollution de l'éruption en décomposant le méthane, un puissant gaz à effet de serre, comme l'ont révélé les données satellitaires qui ont suivi la destruction du méthane. Les résultats, publiés le 7 mai dans Communications naturellespourrait aider les chercheurs à évaluer les propositions visant à accélérer l’élimination du méthane de l’atmosphère, ralentissant ainsi le réchauffement climatique.
Le méthane est responsable d’environ un tiers du réchauffement climatique actuel. Bien que le méthane emprisonne plus de chaleur que le dioxyde de carbone, il est plus facile à décomposer et ne persiste dans l'atmosphère qu'une décennie environ, comparé aux siècles pendant lesquels le CO2 s'attarde. Cette durée de vie relativement courte a fait du méthane une cible attractive pour les projets de géo-ingénierie visant à accélérer encore sa dégradation.
Disposer d'un moyen fiable de mesurer le succès est une condition préalable à toute tentative de stratégie d'élimination du méthane, explique Maarten van Herpen, physicien chez Acacia Impact Innovation, un cabinet de conseil à Heesch, aux Pays-Bas. Il se trouve que l’éruption a fourni à van Herpen et à ses collègues une rare opportunité de tester leur capacité à quantifier la destruction du méthane provenant de l’espace. « Si nous pouvons le voir dans le volcan, nous le verrions également lors d'une hypothétique intervention », explique van Herpen.
Une façon de séparer les molécules de méthane consiste à utiliser des atomes de chlore hautement réactifs. Des travaux antérieurs de van Herpen et de ses collègues suggéraient que des atomes de chlore pouvaient se former lorsque la poussière riche en fer soufflée par le désert du Sahara se mélangeait aux embruns riches en sel – qui contiennent du chlore sous une forme différente – au-dessus de l'océan Atlantique. La lumière du soleil provoque des réactions chimiques entre le fer et le sel, libérant le chlore sous une forme atomique hautement réactive. L’équipe soupçonnait que les cendres volcaniques pourraient provoquer des réactions similaires, et l’éruption de 2022 a créé le cadre idéal pour les tester.
Les chercheurs se sont tournés vers l'instrument de surveillance troposphérique de l'Agence spatiale européenne, un outil satellitaire qui surveille la pollution atmosphérique et les gaz à effet de serre à l'échelle mondiale. Parce que le méthane est difficile à mesurer au-dessus de l'océan en raison des longueurs d'onde similaires auxquelles l'eau absorbe la lumière, l'équipe a recherché le formaldéhyde comme preuve de la présence de chlore réactif. Le formaldéhyde n'est pas émis par les volcans, mais se forme lors de la dégradation du méthane. Le formaldéhyde est resté détectable dans le panache volcanique pendant plusieurs jours, même s'il se décompose normalement en quelques heures, ce qui suggère qu'il était produit en permanence par des réactions chimiques en cours.
« Il est assez surprenant que ces niveaux de formaldéhyde aient été observés », déclare Folkert Boersma, un scientifique atmosphérique à l'université et à la recherche de Wageningen aux Pays-Bas qui n'a pas participé à l'étude. « Cela révèle quelque chose que je ne connaissais pas moi-même. »
L’éruption de 2022 a fourni des conditions exceptionnellement favorables à cette chimie. Le chlore n'est généralement pas un composant majeur des éruptions volcaniques, mais dans ce cas, l'explosion s'est produite à 150 mètres sous le niveau de la mer, rejetant plus de cent millions de tonnes d'eau salée dans l'atmosphère. Les chercheurs estiment que les réactions provoquées par le chlore ont détruit environ 900 tonnes de méthane par jour après l'éruption. Il s'agit d'une quantité modeste par rapport aux émissions totales de méthane de l'explosion, estimées à 300 000 tonnes.
Cependant, certains chercheurs pensent que l’utilisation du chlore pour dégrader le méthane créerait probablement un problème plus grave que le méthane lui-même. « Je ne pense pas que nous devrions injecter du chlore dans la stratosphère. Nous l'avons déjà fait, et cela ne s'est pas bien passé », déclare Pete Edwards, chimiste de l'atmosphère à l'Université de York, en Angleterre, faisant référence aux chlorofluorocarbones, les produits chimiques chlorés qui se sont répandus dans l'atmosphère à partir de sources telles que les réfrigérants et les aérosols, responsables de l'appauvrissement grave de la couche d'ozone et du trou d'ozone de l'Antarctique. Le chlore est beaucoup plus susceptible de réagir avec les molécules les plus abondantes de l'atmosphère, comme l'ozone, qu'avec le méthane, qui est relativement rare. Cela est particulièrement vrai dans la stratosphère froide, où le chlore réagit avec l'ozone environ 380 fois plus rapidement qu'avec le méthane, explique Edwards. « Le chlore dans la stratosphère est une mauvaise chose. »
Boersma affirme qu'avant d'aller de l'avant avec de tels projets, la priorité devrait être d'émettre moins de méthane et de CO2. «Nous savons tous quoi faire», dit-il. « Il ne s'agit pas de rejeter du chlore dans la stratosphère, il s'agit simplement de veiller à réduire les émissions. »
