L’océan Arctique était autrefois une source importante de gaz à effet de serre dans l’atmosphère – et il pourrait le devenir à nouveau, préviennent les chercheurs.
Méthane (CH4) est juste derrière le dioxyde de carbone (CO2) en piégeant la chaleur dans l’atmosphère terrestre. Depuis 2020, les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine ont augmenté le méthane atmosphérique d’environ 10 parties par milliard par anplus de deux fois plus que le CO2. Cependant, les scientifiques ne savent pas encore comment le cycle du méthane réagira à mesure que notre planète continue de se réchauffer.
L’équipe s’est concentrée sur une période de réchauffement rapide et d’acidification des océans survenue il y a environ 56 millions d’années, connue sous le nom de maximum thermique Paléocène-Éocène (PETM). Le PETM est l’un des meilleurs exemples d’un changement climatique majeur provoqué par perturbations du cycle du carbone sur Terreun peu comme le réchauffement climatique que nous connaissons aujourd’hui.
Les scientifiques ont déjà montré que le PETM s’accompagnait d’un rejet généralisé de CO2 et CH4 dans les océans et l’atmosphère, ce qui a laissé empreintes géochimiques distinctes dans les roches sédimentaires de cette époque. Mais malgré 30 ans de recherche, les scientifiques ne parviennent toujours pas à déterminer d’où proviennent ces gaz.
Pour explorer comment le cycle du carbone fonctionnait pendant le PETM, les chercheurs à l’origine de la nouvelle étude ont examiné une carotte de 15 mètres de sédiments marins forée dans le centre de l’océan Arctique par le Programme intégré de forage océanique. Expédition de carottage dans l’Arctique. Les sédiments remontent à 66 millions d’années, préservant l’événement de réchauffement PETM et la période de « récupération » qui a suivi, au cours de laquelle le climat s’est finalement réstabilisé.
L’équipe a extrait des molécules organiques des sédiments et mesuré différentes formes de carbone qu’elles contenaient. Ils ont identifié les molécules organiques, appelées biomarqueurs, pour déterminer quels microbes vivaient sur le fond marin au moment du dépôt des sédiments. Ils ont utilisé des formes de carbone, appelées isotopes, pour déterminer ce que mangeaient ces microbes.
Le méthane contient généralement des isotopes de carbone plus légers que le CO2ce qui signifie que les microbes mangeurs de méthane produisent des biomarqueurs avec des isotopes de carbone typiquement légers. Les chercheurs ont suivi ces biomarqueurs dans les carottes et ont découvert que les principaux mangeurs de méthane dans l’océan Arctique avaient changé au cours du PETM.
Avant le PETM, le méthane se formait profondément sous le fond marin et était consommé par des microbes qui respirent du sulfate au lieu de l’oxygène, via un processus connu sous le nom d’oxydation anaérobie du méthane (AOM). Mais au cours du PETM, les biomarqueurs des microbes AOM ont diminué.
Aujourd’hui, l’AOM consomme la majorité du méthane présent dans les sédiments marins car le sulfate est abondant dans les océans modernes. Cependant, les scientifiques pensent que le sulfate était considérablement inférieur pendant le PETM, ce qui signifie que la quantité de méthane qu’ils pouvaient manger était limitée à ces microbes. Les chercheurs suggèrent qu’un rot massif de méthane pendant le PETM aurait pu « submerger le biofiltre sédimentaire AOM », libérant du méthane dans l’eau de mer, ont-ils écrit dans l’étude.
Une fois que le méthane a atteint la colonne d’eau, les biomarqueurs ont indiqué qu’un autre ensemble de microbes prenait le relais. Ces microbes consommaient du méthane tout en respirant de l’oxygène, via un processus connu sous le nom d’oxydation aérobie du méthane (AeOM).
Les chercheurs suggèrent que ce changement aurait pu transformer l’Arctique en une source importante de CO2 après le début du réchauffement PETM. Ils ont expliqué que l’AOM présente dans les sédiments produit du bicarbonate, un composé alcalin, qui aide à tamponner l’océan et à stabiliser son pH. Mais l’AeOM dans la colonne d’eau libère du CO2qui contribue au réchauffement et à l’acidification des océans. Les microbes AeOM consomment également de l’O2permettant à d’autres organismes intolérants à l’oxygène de se propager et d’avaler du sulfate, ce qui affame encore davantage les microbes AOM.
Un changement similaire de méthane dans l’Arctique pourrait-il accélérer le changement climatique aujourd’hui ? « Nous pensons que c’est possible et très probable », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Bumsoo Kimgéochimiste organique au Johnson Space Center de la NASA. L’océan Arctique devient de plus en plus chaud et plus frais, ce qui consommerait plus d’oxygène, entraînant des changements similaires dans le cycle du méthane, a déclaré Kim, qui était chercheur à la Texas A&M University au moment de l’étude, dans un e-mail à Live Science.
Cependant, d’autres scientifiques sont moins sûrs. « Les facteurs qui ont conduit l’Arctique à devenir une source de carbone dans le passé ne seront peut-être pas directement analogues à l’avenir : l’océan Arctique était physiquement plus éloigné de l’océan mondial et la chimie de l’océan était différente de manière significative », a déclaré Sandra Kirtland Turnerprofesseur agrégé de paléoclimat et paléoocéanographie à l’Université de Californie à Riverside, qui n’a pas participé à l’étude.
Kirtland Turner a également souligné que les résultats rappellent que les rétroactions du cycle du carbone peuvent amplifier ou prolonger le réchauffement. « Aujourd’hui, les rétroactions du cycle du carbone restent mal limitées et sont rarement prises en compte au-delà de 2100 », ce qui limite notre compréhension de tous leurs impacts, a-t-elle déclaré à Live Science.
