De nouvelles recherches mettent en évidence le rôle crucial de la topographie des fonds océaniques dans la séquestration du carbone océanique, expliquant jusqu'à 50 % de ses variations au cours des 80 derniers millions d'années et ayant un impact sur les stratégies de changement climatique et les études planétaires. Graphique illustrant les données bathymétriques capturées par satellite du bassin ouest de l'océan Atlantique et ses caractéristiques du fond océanique. Crédit : Service national de satellite et d'information sur l'environnement de la NOAA
Des recherches récentes révèlent que jusqu’à 50 % des variations des profondeurs de séquestration du carbone peuvent être attribuées à la topographie des fonds marins.
Le cycle du carbone, qui implique le transfert de carbone entre l'atmosphère, les océans et les continents, joue un rôle crucial dans le contrôle du climat terrestre. Divers facteurs contribuent à ce cycle : les éruptions volcaniques et les activités humaines libèrent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, tandis que les forêts et les océans agissent comme des puits, absorbant ce CO2. Idéalement, ce système équilibre les émissions et l’absorption de CO2 pour maintenir un climat stable. La séquestration du carbone est l’une des stratégies employées dans la lutte actuelle contre le changement climatique pour améliorer cet équilibre.
Une nouvelle étude révèle que la forme et la profondeur du fond océanique expliquent jusqu'à 50 % des changements de profondeur auxquels le carbone a été séquestré dans l'océan au cours des 80 derniers millions d'années. Auparavant, ces changements étaient attribués à d’autres causes. Les scientifiques savent depuis longtemps que l’océan, le plus grand absorbeur de carbone sur Terre, contrôle directement la quantité de dioxyde de carbone atmosphérique. Mais jusqu'à présent, on ne comprenait pas exactement comment les changements topographiques des fonds marins au cours de l'histoire de la Terre affectaient la capacité des océans à séquestrer le carbone.
Résultats de la recherche et méthodologie
« Nous avons pu montrer, pour la première fois, que la forme et la profondeur du fond océanique jouent un rôle majeur dans le cycle du carbone à long terme », a déclaré Matthew Bogumil, auteur principal de l'article et chercheur. UCLA doctorant en sciences de la terre, des planètes et de l'espace.
Le cycle du carbone à long terme comporte de nombreux éléments mobiles, tous fonctionnant à des échelles de temps différentes. L’un de ces éléments est la bathymétrie du fond marin – la profondeur et la forme moyenne du fond océanique. Ceci est, à son tour, contrôlé par les positions relatives du continent et des océans, le niveau de la mer, ainsi que le flux au sein du manteau terrestre. Les modèles du cycle du carbone calibrés avec des ensembles de données paléoclimatiques constituent la base de la compréhension des scientifiques du cycle mondial du carbone marin et de la manière dont il réagit aux perturbations naturelles..
Graphique montrant plusieurs caractéristiques du fond océanique sur une échelle allant de 0 à 35 000 pieds sous le niveau de la mer. Crédit : Bureau de l'éducation de la NOAA
« En général, les modèles du cycle du carbone sur l'histoire de la Terre considèrent la bathymétrie des fonds marins comme un facteur fixe ou secondaire », a déclaré Tushar Mittal, co-auteur de l'article et professeur de géosciences à la Pennsylvania State University.
La nouvelle recherche, publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences, a reconstruit la bathymétrie au cours des 80 derniers millions d'années et a connecté les données à un modèle informatique qui mesure la séquestration du carbone marin. Les résultats ont montré que l'alcalinité des océans, l'état de saturation en calcite et la profondeur de compensation des carbonates dépendaient fortement des changements dans les parties peu profondes du fond océanique (environ 600 mètres ou moins) et de la répartition des régions marines plus profondes (supérieures à 1 000 mètres). Ces trois mesures sont essentielles pour comprendre comment le carbone est stocké dans les fonds marins.
Implications pour le changement climatique et les études planétaires
Les chercheurs ont également découvert que pour l'ère géologique actuelle, le Cénozoïque, la bathymétrie représentait à elle seule 33 à 50 % de la variation observée dans la séquestration du carbone et ont conclu qu'en ignorant les changements bathymétriques, les chercheurs attribuent à tort les changements dans la séquestration du carbone à d'autres, moins certains. facteurs tels que le CO2 atmosphérique, la température de la colonne d’eau et les silicates et carbonates rejetés dans l’océan par les rivières.
« Comprendre les processus importants du cycle du carbone à long terme peut mieux informer les scientifiques travaillant aujourd'hui sur les technologies marines d'élimination du dioxyde de carbone pour lutter contre le changement climatique », a déclaré Bogumil. « En étudiant ce que la nature a fait dans le passé, nous pouvons en apprendre davantage sur les résultats possibles et le caractère pratique de la séquestration marine pour atténuer le changement climatique. »
Cette nouvelle compréhension selon laquelle la forme et la profondeur des fonds océaniques sont peut-être le plus grand facteur d’influence sur la séquestration du carbone peut également faciliter la recherche de planètes habitables dans notre univers.
« Lorsque nous observons des planètes lointaines, nous disposons actuellement d'un ensemble limité d'outils pour nous donner une idée de leur potentiel d'habitabilité », a déclaré la co-auteure Carolina Lithgow-Bertelloni, professeure à l'UCLA et directrice du département des sciences de la Terre, des planètes et de l'espace. « Maintenant que nous comprenons le rôle important que joue la bathymétrie dans le cycle du carbone, nous pouvons directement relier l'évolution intérieure de la planète à son environnement de surface lorsque nous tirons des conclusions à partir des observations du JWST et comprenons l'habitabilité planétaire en général. »
Cette avancée majeure ne représente que le début des travaux des chercheurs.
« Maintenant que nous savons à quel point la bathymétrie est importante en général, nous prévoyons d'utiliser de nouvelles simulations et de nouveaux modèles pour mieux comprendre comment les fonds océaniques de forme différente affecteront spécifiquement le cycle du carbone et comment cela a changé au cours de l'histoire de la Terre, en particulier au début de la Terre, lorsque la plupart des de la terre était sous l’eau », a déclaré Bogumil.
