Des éruptions volcaniques massives ont transformé Terre et son climat à plusieurs moments de l’histoire. De nouvelles recherches suggèrent que longtemps après la fin de ces éruptions de surface, dioxyde de carbone Le (CO2) dissous dans les magmas souterrains aurait pu s’échapper lentement vers la surface. Ce « carbone cryptique » pourrait avoir contribué à des périodes prolongées de réchauffement, à une lente reprise climatique et à des extinctions massives.
« Il existe un potentiel de libération de gaz qui n’est pas lié de manière spécifique à la génération d’une coulée de lave », a déclaré Isabelle Fendleygéologue à la Pennsylvania State University qui n’a pas participé à l’étude. Sans tenir compte de cette libération prolongée de CO2, « certaines des façons dont nous comprenons actuellement les événements d’émission de gaz vont manquer un élément ».
Le volcans en question sont connues sous le nom de grandes provinces ignées, de grandes régions où le magma jaillit jusqu’à la surface. Aucune grande province ignée n’est active aujourd’hui ; le plus récent, le groupe de basalte du fleuve Columbia, relativement petit, est entré en éruption il y a environ 16 millions d’années. Une grande province ignée pourrait extruder environ un million de kilomètres cubes de roches volcaniques sur une période d’un million d’années.
« Je pense que l’ampleur de ces provinces volcaniques est très difficile à comprendre pour les humains », a déclaré Ben Noirl’auteur principal de l’étude, volcanologue à l’Université Rutgers dans le New Jersey. « Nous parlons d’événements volcaniques qui peuvent mobiliser suffisamment de magma pour recouvrir la zone continentale des États-Unis d’un demi-kilomètre de profondeur. »
Des magmas qui modifient le climat
Un volcanisme aussi étendu s’est produit parallèlement à des périodes de dérèglement climatique tout au long de l’histoire de la Terre : de vastes provinces ignées ont émis de grandes quantités de gaz à effet de serre, tels que le CO2, dans l’atmosphère, augmentant ainsi les températures. Ces événements étaient aussi parfois accompagnés de changements biologiques majeurs.
Les éruptions des pièges sibériens il y a 252 millions d’années ont coïncidé avec une perte massive de biodiversité, connue sous le nom d’extinction massive de la fin du Permien, ou la Grande Mort. Mais lors de cet événement, les températures et les niveaux de CO2 sont restés élevés pendant environ 5 millions d’années après l’arrêt des éruptions volcaniques. Les scientifiques ont émis l’hypothèse que les périodes de réchauffement étonnamment longues qui ont suivi cette éruption et d’autres grandes provinces ignées sont dues à un réaction d’altération des silicates affaiblisun cycle qui agit comme une sorte de thermostat naturel.
Dans la nouvelle étude, publiée dans Géosciences naturellesBlack et ses collègues ont proposé une autre explication : le carbone a continué à s’échapper des volcans après la fin de leurs éruptions.
En utilisant un modèle numérique pour simuler la réponse climatique aux perturbations des cycles du carbone et des nutriments, les chercheurs ont découvert que les émissions de CO2 uniquement dues aux éruptions de surface ne suffisent pas à expliquer les périodes chaudes prolongées. Le réchauffement observé nécessiterait que les émissions de carbone se poursuivent longtemps après le refroidissement des roches volcaniques les plus jeunes.
Pour déterminer si une libération de CO2 pourrait se produire après la fin des éruptions de surface, les chercheurs ont simulé le mouvement du magma à travers la croûte terrestre au fil du temps afin de déterminer comment la croûte se déformerait et se déplacerait pendant les périodes d’activité d’une grande province ignée.
Leurs simulations ont montré qu’au départ, la pression dans une chambre magmatique augmente jusqu’à ce que des fissures dans la croûte se forment, permettant au magma de s’infiltrer à la surface de la Terre. Mais avec le temps, le magma réchauffe suffisamment la croûte pour que la roche environnante s’écoule plus facilement, ce qui rend plus difficile la création d’une pression suffisante pour une éruption en surface.
À mesure que le magma monte et se refroidit, le CO2 dissous peut s’échapper, même si le magma lui-même ne le peut pas. Le gaz dissous agit comme des bulles dans une bouteille de soda, a déclaré le co-auteur de l’étude Tamsin Mathervolcanologue à l’Université d’Oxford.
« Quand vous avez le couvercle (la bouteille de soda), vous ne voyez aucune bulle à l’intérieur. C’est comme un magma en profondeur », a déclaré Mather. « Lorsque vous enlevez le couvercle – ou dans le cas d’un magma, vous le soulevez à des profondeurs moins profondes – la pression diminue et des bulles se forment. » Ces bulles flottantes remontent ensuite à la surface et s’échappent par les fissures ou les failles de la croûte.
Cette libération de CO2 pourrait durer des millions d’années après la fin des éruptions de surface, a découvert l’équipe. Le carbone cryptique pourrait expliquer le réchauffement prolongé observé après la fin des éruptions de grandes provinces ignées et pourrait avoir affecté la récupération biologique à la suite d’événements tels que l’extinction massive de la fin du Permien.
« Je pense qu’il y a des questions vraiment intéressantes et importantes en termes de manière dont la récupération se produit après ces extinctions massives ou ces perturbations climatiques, le rôle que jouent les processus terrestres solides et les implications pour la nouvelle vie qui survient après la perturbation », a déclaré Black.
Les résultats pourraient également aider les scientifiques à mieux comprendre les effets du réchauffement actuel. « Les grandes provinces ignées sont l’un des meilleurs analogues des flux d’émissions de carbone à l’échelle des flux d’émissions de carbone humains, mais elles n’émettent toujours pas de carbone aussi rapidement que nous le sommes actuellement », a déclaré Mather. Comprendre comment la planète se rétablit après une perturbation tout aussi brutale pourrait aider à comprendre les impacts possibles des émissions anthropiques, a-t-elle ajouté.
Cet article a été initialement publié sur Eos.org. Lire le article original.
