12/09/2012 - Le forage océanique fournit des données sur 55 millions d'années du cycle du carbone

Menéame

Une étude publiée dans la revue Nature fournit, avec des détails sans précédent, l’histoire d’un indicateur crucial de la relation entre le cycle du carbone terrestre et les processus climatiques au cours des dernières années 55 millions d’années.

Au cours de cette période, lorsque l’on sait que la Terre est passée de "l’hiver" à "le rafraîchissement," les océans ont également connu un changement énorme dans la profondeur de compensation du carbonate, ou PCC. Défini comme la profondeur au-delà de laquelle les minéraux carbonés, comme la calcite, se dissolvent complètement, le PCC fluctue au fil du temps: il devient moins profond dans les périodes chaudes et s’approfondisse lorsque les conditions de l’ère de la glace prévalent.

Dans l’article de Nature l’océanographe Ted C. Moore, de la Université du Michigan, et ses collègues présentent un registre détaillé et quantifiable de la variation du PCC au cours de l’histoire géologique récente.

" Ces résultats permettent de mieux comprendre le cycle du carbone de la Terre et, en particulier, le refroidissement plutôt abrupt, parlant en termes géologiques, du climat qui s’est produit il y a 33,7 millions d’années," a déclaré Moore, professeur émérite au Département des sciences de la Terre.

L’étude, qui repose sur les échantillons de sédiments prélevés sur le fond marin lors d’une paire d’expéditions en 2009 à bord du JOIDES Resolution (JOIDES est le sigle anglais pour les institutions océanographiques conjointes pour le tératomère de Terre profonde) montre qu’il y a 55 millions d’années, le PCC de l’océan Pacifique se trouvait en moyenne à environ 3.200 mètres sous la surface de la mer. Cependant, le PCC s’est effondré à un point très profond, à environ 4 400 mètres, il y a 11 millions à 13 millions d’années. Aujourd'hui, le PCC du Pacifique se trouve à moins de 4,8 kilomètres de profondeur et on pense qu’il augmente en raison des changements climatiques modernes induits par l’activité humaine.

"Le changement à long plateau du PCC et les changements de concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère terrestre résultent tous deux de variations dans la façon dont le carbone est traité par la Terre," a déclaré le coauteur de l’étude, Mitchel Lyle, un géoscientifique de l’Université A&M du Texas, qui a codirigé la deuxième des deux expéditions.

"L’ajout de stocks géologiques de carbone dans les océans et dans l’atmosphère, par la combustion de charbon ou de pétrole, par exemple, fait que les océans deviennent plus actifs et que l’atmosphère et les océans augmentent de température," a déclaré Lyle. "Ce nouveau registre du PCC est un pas important vers la compréhension de la façon dont le système de carbone est équilibré sur de longues périodes."

Depuis des millions d’années, l’océan Pacifique reste le plus grand océan de la Terre. Aujourd'hui, il couvre un tiers de la surface de la planète et sa région équatoriale productive joue un rôle très important dans le cycle global du carbone et les schémas climatiques à long terme. Pendant quatre mois, le navire de forage JOIDES Resolution, exploité par l’Organisation américaine d’application au nom de la Fondation nationale pour la science et du Programme intégré de forage océanique (IODP) a foré près de 6 400 mètres d’échantillons dans huit sites différents au centre du bassin du Pacifique.

"Nous discutons souvent du changement climatique mondial induit par le dioxyde de carbone produit par les humains. Cependant, sur l’échelle géologique de millions d’années, il y a d’autres processus qui déterminent le cycle du carbone," a déclaré Heiko Pälike, auteur principal, géoscientifique de l’Université de Brême, qui a codirigé la première expédition. Les volcans sont une source naturelle importante de dioxyde de carbone atmosphérique, tandis que l’usure des roches carbonées peut retirer le gaz de l’atmosphère. "Le bilan total de ces processus se reflète dans le PCC," a déclaré Pälike.

Dans l’étude qui publiera Nature, Pälike, Lyle et ses coauteurs montrent que, dans le Pacifique équatorial, le PCC n’a pas suivi un chemin dans une seule direction vers les profondeurs au fur et à mesure que la planète refroidit. Au contraire, les données révèlent cinq intervalles avant 33 millions d’années au cours desquels le PCC a fluctué vers le haut et vers le bas sur une bande comprise entre 200 et 915 mètres, et au moins quatre autres excursions plus importantes au cours des 20 millions d’année écoulées.

" Ces événements, qui sont souvent similaires aux phases de chauffage et de refroidissement, ont persisté entre 250 000 et un million d’années" dit Pälike.

Ces variations sont dues à des différences mineures entre la quantité de calcium ajouté aux océans par l’érosion et la quantité de dioxyde de carbone qui ajoutent les éruptions volcaniques au système des océans et de l’atmosphère. Le cycle du carbone entre la surface de la mer et l’océan profond a encore compliqué la situation.

" La compréhension des processus qui ont causé ces variations du PCC fournira de nouvelles lumières importantes sur la façon dont le cycle du carbone et le climat sont liés," a déclaré Lyle. "Et cela nous aidera à mieux comprendre comment et quand l’augmentation actuelle du dioxyde de carbone atmosphérique sera mise à niveau."

El Programme intégré de forage océanique est un programme international de recherche consacré à l’amélioration des connaissances scientifiques de la Terre par le forage, l’échantillonnage et l’observation des fonds marins profonds. Le JOIDES resolution est un vaisseau de recherche scientifique exploité par l’Organisation américaine d’application de l’IODP. L’Université A&M du Texas, l’Observatoire Terrestre Lamont-Doherty de l’Université Columbia et le Consortium pour le leadership océanique forment l’Organisation américaine d’application.

Le Programme intégré de forage océanique est soutenu par deux agences: la Fondation nationale des sciences des États-Unis et le Ministère de l’éducation, de la culture, des sports, de la science et de la technologie du Japon. D’autres appuis au programme sont fournis par le Consortium européen pour le forage de la recherche océanique, le Consortio IODP d’Australie et de Nouvelle-Zélande, le Ministère indien des sciences de la Terre, le Ministère chinois de la science et de la technologie et l’Institut sud-coréen des géosciences et des ressources minérales.

Pour plus d’informations: JOIDES resolution

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