Les chercheurs ont révélé que la réaction de Maillard, un processus chimique couramment utilisé en cuisine, pourrait également se produire au fond des océans. Le processus convertit les petites molécules de carbone organique en molécules plus grosses, conduisant à la « préservation du carbone organique » dans les sédiments. Cette préservation a joué un rôle crucial dans l’augmentation des niveaux d’oxygène et la réduction du dioxyde de carbone dans l’atmosphère pendant des millions d’années, contribuant ainsi à créer les conditions d’une vie complexe sur Terre.
La réaction de Maillard, connue pour son rôle dans le brunissement des aliments, se produit également probablement au fond des océans, contribuant à la vie sur Terre en préservant le carbone organique. Des chercheurs de l’Université de Leeds ont découvert que cette réaction contribuait à augmenter l’oxygène et à réduire les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, créant ainsi les conditions d’une vie complexe. Les résultats pourraient également avoir des implications pour la gestion du changement climatique.
- La réaction de Maillard emprisonne 4 millions de tonnes de carbone organique par an
- Le processus a aidé à stabiliser les conditions nécessaires à l’évolution d’une vie complexe
Un processus chimique utilisé pour faire dorer les aliments afin de leur donner leur odeur et leur goût distincts se produit probablement dans les profondeurs des océans, où il a contribué à créer les conditions nécessaires à la vie.
Connu sous le nom de réaction de Maillard du nom du scientifique français qui l’a découvert, ce processus convertit de petites molécules de carbone organique en molécules plus grosses, appelées polymères. En cuisine, la réaction de Maillard est utilisée pour créer des saveurs et des arômes à partir des sucres.
L’impact fondamental de la réaction de Maillard
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Caroline Peacock de l’Université de Leeds avance que sur le fond marin, la réaction de Maillard a joué un rôle plus fondamental. Plus précisément, il a contribué à augmenter les niveaux d’oxygène et à réduire les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, créant ainsi les conditions nécessaires à l’émergence et à la prospérité de formes de vie complexes sur Terre.
Source de carbone organique
Le carbone organique présent dans les océans provient principalement d’organismes vivants microscopiques. Lorsque ces organismes meurent, ils coulent au fond de la mer et sont consommés par des bactéries. Le processus de désintégration utilise l’oxygène et libère du dioxyde de carbone dans l’océan, qui finit par se retrouver dans l’atmosphère.
Les scientifiques pensent que c’est dans l’environnement proche des côtes que la majeure partie du carbone organique est enfouie. Crédit : Université de Leeds
Préservation du carbone organique
Grâce à la réaction de Maillard, les molécules plus petites sont transformées en molécules plus grosses. Ces molécules plus grosses sont plus difficiles à décomposer pour les micro-organismes et restent stockées dans les sédiments pendant des dizaines de milliers, voire des millions d’années.
Les scientifiques décrivent ce phénomène comme la « préservation du carbone organique ».
Ce stockage ou cette préservation à long terme du carbone organique sur les fonds marins a eu des conséquences majeures sur les conditions qui se sont développées à la surface de la Terre. Il a limité les émissions de dioxyde de carbone, permettant à davantage d’oxygène d’atteindre l’atmosphère terrestre et limitant la variation du réchauffement de la surface terrestre au cours des 400 derniers millions d’années à une moyenne d’environ cinq degrés. Celsius.
Dr Oliver Moore. Crédit : Université de Leeds
« Trop lent pour avoir un impact »
Le Dr Oliver Moore, premier auteur de l’étude et chercheur en biogéochimie à l’École de la Terre et de l’Environnement de Leeds, a déclaré : « Il a été suggéré dans les années 1970 que la réaction de Maillard pourrait se produire dans les sédiments marins, mais le processus On pensait que c’était trop lent pour avoir un impact sur les conditions qui existent sur Terre.
« Nos expériences ont montré qu’en présence d’éléments clés, à savoir le fer et le manganèse présents dans l’eau de mer, la vitesse de réaction est décuplée.
« Au cours de la longue histoire de la Terre, cela a peut-être contribué à créer les conditions nécessaires à la vie complexe pour habiter la Terre. »
Analyse et conclusions
Dans le cadre de l’étude, les scientifiques ont modélisé la quantité de carbone organique retenue dans les fonds marins à cause de la réaction de Maillard. Ils estiment que cela a entraîné le blocage d’environ 4 millions de tonnes de carbone organique chaque année dans les fonds marins. Cela équivaut au poids d’une cinquantaine de Tower Bridges de Londres.
Pour tester leur théorie, les chercheurs ont étudié ce qui arrivait à des composés organiques simples lorsqu’ils étaient mélangés à différentes formes de fer et de manganèse en laboratoire à 10 degrés Celsius, la température des fonds marins.
L’analyse a révélé que « l’empreinte chimique » des échantillons de laboratoire – qui avaient subi la réaction de Maillard – correspondait à celle des échantillons de sédiments prélevés sur les fonds marins du monde entier.
Collaboration avec la source de lumière Diamond
Cette analyse des « empreintes digitales » a été effectuée au Source de lumière diamant dans l’Oxfordshire, le synchrotron britannique qui génère d’intenses faisceaux d’énergie lumineuse pour révéler la structure atomique des échantillons.
Le Dr Burkhard Kaulich, scientifique principal de la ligne de lumière de microscopie à rayons X à balayage (I08-SXM) chez Diamond Light Source, a déclaré : « Notre instrumentation avancée I08-SXM, avec sa stabilité, son énergie et sa résolution optique élevées, a été développée et optimisée pour aider à sonder la chimie du carbone et les réactions qui ont lieu dans les systèmes environnementaux.
« Nous sommes très fiers d’avoir pu contribuer à une meilleure compréhension des processus chimiques fondamentaux impliqués dans la création de formes de vie complexes et du climat sur Terre. »
Conclusion : implications et orientations futures
Le professeur Peacock, de Leeds, a déclaré : « C’est extrêmement excitant de découvrir que les minéraux réactifs tels que ceux fabriqués à partir de fer et de manganèse dans l’océan ont joué un rôle déterminant dans la création des conditions stables nécessaires à l’évolution de la vie sur Terre. »
Les enseignements tirés d’une meilleure compréhension des processus géochimiques de la Terre pourraient être utilisés pour exploiter de nouvelles approches pour lutter contre le changement climatique actuel.
Le Dr James Bradley, scientifique environnemental à l’Université Queen Mary de Londres et l’un des auteurs de l’article, a déclaré : « Comprendre les processus complexes affectant le sort du carbone organique déposé sur le fond marin est crucial pour identifier comment le climat de la Terre change. en réponse aux processus naturels et à l’activité humaine, et en aidant l’humanité à mieux gérer le changement climatique, puisque l’application et le succès à long terme des technologies de capture du carbone dépendent du stockage du carbone sous des formes stables plutôt que de sa transformation en dioxyde de carbone.
