Sur notre planète, le cycle et l’équilibre du carbone du réservoir au réservoir sont une question de vie ou de mort. Le carbone passe de l’atmosphère à l’océan aux formes de vie à base de carbone, aux roches ou aux sédiments, et il peut être lié dans l’un de ces réservoirs tout au long du processus.
Les déséquilibres dans le cycle peuvent avoir des impacts mondiaux spectaculaires. Par exemple, trop de carbone dans l’atmosphère conduit à l’effet de serre et au réchauffement climatique, et trop de carbone dans l’océan conduit à l’acidification de l’océan, ce qui compromet les conditions de la vie marine. Comment la Terre se révèle-t-elle des conditions catastrophiques comme des éruptions volcaniques massives?
Les chercheurs se tournent vers les extrêmes dans le passé pour étudier comment le système réagit aux déséquilibres. Dans leur article publié dans Géoscience de la naturedes chercheurs de l’Université du Connecticut, de l’Université de Victoria, de l’Université de Yale, de l’Université de la Colombie-Britannique et du Georgia Institute of Technology détaillent un mécanisme négligé sur la façon dont l’océan peut aider à stabiliser les versions massives de carbone dans l’atmosphère après les éruptions volcaniques.
Le professeur adjoint du Département des sciences de la Terre de l’UConn et l’auteur principal du journal Mojtaba Fakhraee dit qu’une manière simplifiée d’imaginer le cycle du carbone mondial commence par une éruption de gaz volcaniques qui libèrent du carbone dans l’atmosphère. Ces formes de carbone comme Co2 Peut rester dans l’atmosphère, tandis que certains peuvent réagir avec d’autres éléments pour produire des espèces chimiques comme le carbone inorganique dissous, qui serait transporté via des rivières vers l’océan.
« Lorsque le carbone océanique équilibre avec la quantité de CO2 Dans l’atmosphère, ils atteignent une condition d’équilibre où la quantité de CO2 Dans l’atmosphère, serait proportionnelle à la quantité d’espèces de carbone dissous dans l’océan « , explique Fakhraee.
Cependant, en période de déséquilibre extrême, comme pendant les catastrophes climatiques ou lorsque d’énormes quantités de CO2 sont libérés dans l’atmosphère, les chercheurs ont découvert qu’un type de rétroaction différent entre en jeu.
« La rétroaction se produit lorsque l’océan perd de l’oxygène, il devient plus basique, et un autre type de réaction devient plus dominant dans des conditions d’oxygène faible ou anoxiques. Cette réaction est une respiration anaérobie, qui produit des espèces de soufre », explique Fakhraee.
L’espèce de soufre formée par la réaction est le sulfure de fer ou la pyrite, qui est également connu sous le nom de «l’or du fou». Le processus a un effet tampon global qui préserve l’alcalinité de l’eau et l’empêche donc de devenir plus acide.
Les chercheurs ont fait cette découverte en utilisant un modèle de cycle de carbone-sulfur à carbone couplé qui simule les processus géochimiques au cours des dernières centaines de millions d’années, y compris plusieurs événements anoxiques océaniques (OAE) et des éruptions volcaniques massives qui ont libéré de grandes quantités de carbone dans l’atmosphère. Ils ont constaté que la production et l’enterrement de la pyrite pendant les OAE avaient un effet stabilisant substantiel en période d’augmentation de l’activité volcanique, tampon les océans et jouant un rôle stabilisant significatif pendant des millions d’années.
« Ce que cela signifie, c’est que plus vous obtenez de cette espèce tampon, plus l’océan est résistant au changement de pH et d’acidification de l’océan. Cette réaction est importante en termes de façon dont l’océan devient résistant à l’acidification et au changement de pH », explique Fakhraee.
Ces réactions se produisent sur très longtemps, lorsque les océans du passé ont connu périodiquement d’énormes afflux de gaz volcaniques, entraînant une désoxygénation et des conditions anoxiques, explique Fakhraee, et c’est lorsque les modèles ont montré l’augmentation de la réaction de sulfure de fer, de l’alcalinité accrue et de la stabilisation climatique.
« Nous avons trouvé qu’il était assez convaincant de voir pourquoi certains de ces derniers événements anoxiques océaniques ont pu récupérer comme ils l’ont fait », explique Fakhraee. « Les conditions anoxiques ont toujours été considérées comme un gros problème pour les océans, mais sur une échelle de temps plus longue, ce gros problème peut en fait être un bon moyen pour l’océan et la Terre entière de survivre. Tout ce qui concerne l’anoxie et la perte d’oxygène n’est pas mauvais pour le système terrestre. »
Il y a également des implications importantes au cycle du carbone d’aujourd’hui, explique Fakhraee, lorsque nous voyons la désoxygénation dans l’océan comme niveaux atmosphériques de CO2 augmenter, mais il y a une mise en garde – le temps.
« Nous nous attendons à ce que ce processus de formation de sulfure de fer soit important à mesure que nous augmentons le taux de désoxygénation de l’océan, qui aiderait à réguler et à stabiliser le CO2 dans l’atmosphère. Mais ne faites pas d’erreur et pensez que cela nous aidera avec le changement climatique actuel, car ces commentaires se produisent sur une échelle de temps plus longue. Les humains seraient considérablement affectés par le changement climatique, mais le système terrestre a cette rétroaction intrigante qui aiderait le système à récupérer « , explique Fakhraee.
Bien que la formation de pyrite se produit aujourd’hui dans certains environnements marins anoxiques, son impact global sur l’alcalinité des océans et la séquestration du carbone est minime dans les conditions actuelles. Une augmentation significative de ce mécanisme tampon nécessiterait une désoxygénation approfondie et soutenue de l’océan mondial – des conditions qui seraient catastrophiques pour la plupart de la vie marine et profondément perturbatrice pour la biosphère terrestre.
« Les humains et d’autres vies qui vivaient le changement climatique seraient gravement impactées sur une échelle de temps très courte. Tout est à peu près à l’échelle du temps, puis à la quantité de perte d’oxygène », explique Fakhraee.
Un autre point à retenir important de cette recherche sur laquelle Fakhraee réfléchit est la résilience remarquable du cycle mondial du carbone.
« Tous ces processus interconnectés montrent où un petit changement dans une partie de tout ce système ferait un grand changement dans une autre partie du système. Il est intrigant de voir comment la terre peut se remettre de expériences passées très sévères qui ont anéanti la vie sur la planète », explique Fahkraee. « Une partie de la raison pour laquelle la Terre a connu tant de hauts et de bas en termes de vie, et une partie de la raison pour laquelle il y a de l’espoir est parce qu’il y avait des commentaires qui ont aidé la Terre à récupérer et à permettre à une autre vie d’exister et d’évoluer. La Terre a sa propre façon de survivre, mais nous devons trouver un moyen de survivre, et nous sommes en danger si nous ne faisons pas suffisamment d’attention à ce qui se passe en termes de changement de climat. »