La glace peut dissoudre les minéraux de fer plus efficacement que l'eau liquide, selon une nouvelle étude de l'Université Umeå. La découverte pourrait aider à expliquer pourquoi de nombreuses rivières arctiques deviennent désormais rouillées orange alors que le pergélisol déget dans un climat réchauffant.
L'étude, publiée dans PNAmontre que la glace à moins 10 degrés Celsius libère plus de fer des minéraux courants que l'eau liquide à 4 degrés Celsius. Cela remet en question la croyance à long terme que les environnements gelés ralentissent les réactions chimiques.
« Cela peut sembler contre-intuitif, mais la glace n'est pas un bloc gelé passif », explique Jean-François Boily, professeur à l'Université Umeå et co-auteur de l'étude.
« La congélation crée des poches microscopiques d'eau liquide entre les cristaux de glace. Celles-ci agissent comme des réacteurs chimiques, où les composés deviennent concentrés et extrêmement acides.
Pour comprendre le processus, les chercheurs ont étudié la goethite – un minéral d'oxyde de fer répandu – ensemble avec un acide organique naturel, en utilisant une microscopie et des expériences avancées.
Ils ont découvert que les cycles de gel répétés rendent le fer à dissoudre plus efficacement. Alors que la glace gèle et dégel, les composés organiques qui étaient auparavant piégés dans la glace sont libérés, alimentant d'autres réactions chimiques. La salinité joue également un rôle crucial: la dissolution de l'eau douce et saumâtre, tandis que l'eau de mer peut la supprimer.
Les résultats s'appliquent principalement aux environnements acides, tels que les sites de drainage des mines, la poussière congelée dans l'atmosphère, les sols sulfatés acides le long de la côte de la mer Baltique ou dans tout environnement congelé acide où les minéraux de fer interagissent avec les organiques. L'étape suivante consiste à savoir si la même chose est vraie pour toute la glace en fer. C'est ce que les recherches en cours dans le laboratoire Boily révèlent bientôt.
« Alors que le climat se réchauffe, les cycles de gel-dégel deviennent plus fréquents », explique Angelo Pio Sebaaly, doctorante et première auteur de l'étude. « Chaque cycle libère du fer des sols et du pergélisol dans l'eau. Cela peut affecter la qualité de l'eau et les écosystèmes aquatiques dans de vastes zones. »
Les résultats montrent que la glace n'est pas un support de stockage passif, mais un joueur actif. À mesure que la congélation et la décongélation des régions polaires et montagneuses, l'impact sur les écosystèmes et le cyclisme naturel des éléments pourraient être importants.
