La Terre pourrait réagir aux énormes quantités de dioxyde de carbone (CO2) que les humains pompent dans l’atmosphère en « surcorrigant » le déséquilibre, ce qui pourrait faire en sorte que la prochaine période glaciaire arrive à temps au lieu d’être retardée de dizaines de milliers d’années, comme cela avait été prédit auparavant.
Cela est dû à un nouveau « thermostat » qui enfouit si efficacement des montagnes de carbone sous le fond marin qu’il pourrait éliminer les émissions de carbone humaines d’ici 100 000 ans, ont découvert des chercheurs.
Avec les deux thermostats fonctionnant en tandem, il est possible que la prochaine période glaciaire commence à temps, au lieu d’être retardé par les effets du changement climatiqueco-auteur de l’étude Andy Ridgwellprofesseur de géologie à l’Université de Californie à Riverside, a déclaré à Live Science.
Le nouveau thermostat ne protège pas les humains vivant actuellement des effets du réchauffement climatique, a déclaré le co-auteur de l’étude. Dominique Hülsemathématicien et modélisateur biogéochimique à l’Université de Brême en Allemagne. « Cela ne veut pas dire que nous serons à l’abri du réchauffement climatique dans les 100 ou même 1 000 prochaines années », a-t-il déclaré à Live Science.
Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que la Terre régule son climat selon des échelles de temps géologiques. Depuis les années 1980, les chercheurs ont émis l’hypothèse d’un mécanisme appelé rétroaction d’altération des silicates, qui se produit lorsque la pluie capte le CO.2 de l’air et le pulvérise sur des roches silicatées – des roches contenant des minéraux constitués d’oxygène et de silicium qui constituent environ 90% de la croûte de la planète. CO2 réagit avec ces roches, les dissout et forme des molécules qui s’infiltrent dans le sol et finissent dans l’océan. Une fois là-bas, ce qui était autrefois du CO2 forme du calcaire et de la craie, ce qui signifie qu’il est enfermé pendant des millions d’années.
Le retour d’information sur l’altération des silicates est comme un thermostat car plus il y a de CO2 c’est dans l’atmosphère, plus la Terre se réchauffe et plus le cycle de l’eau s’intensifie. À mesure que les précipitations augmentent, l’altération des silicates s’accélère, ce qui signifie davantage de CO2 est transféré vers l’océan et le CO atmosphérique2 retombe aux niveaux de fond.
Le feedback fonctionne également dans l’autre sens. « Si tu as trop froid et du CO2 est trop bas, alors le thermostat consomme trop peu de CO2 par rapport à un contexte de rejet constant de CO2 du manteau, des volcans et d’autres formations magmatiques », a déclaré Ridgwell. Dans ce scénario, moins de CO2 finit dans l’océan et les niveaux atmosphériques remontent lentement jusqu’à des niveaux moyens, a-t-il déclaré.
Mais la rétroaction de l’altération des silicates se déplace lentement ; cela peut prendre jusqu’à 1 million d’années après une perturbation pour rééquilibrer le CO2 niveaux. En conséquence, certains événements climatiques ne peuvent pas être expliqués, notamment les cycles glaciaires et interglaciaires de la Terre, caractérisés par d’énormes fluctuations de CO.2 niveaux et températures qui se produisent environ tous les 100 000 ans, a déclaré Ridgwell.
L’altération des silicates ne peut pas non plus expliquer événements de la Terre boule de neigequi recouvrent complètement la planète de glace, a déclaré Hülse. Si l’altération des silicates était le seul thermostat régulant le climat de la Terre, son équilibre harmonieux l’empêcherait de basculer dans des conditions aussi extrêmes, a expliqué Hülse.
Un deuxième « thermostat »
La nouvelle recherche a été inspirée par Thèse de doctorat de Hülsedans lequel il a calculé la quantité de carbone organique préservée dans les sédiments océaniques lors d’événements climatiques passés. Ses résultats ont montré qu’après des périodes d’activité volcanique intense et de réchauffement, des montagnes de carbone organique se sont déposées sur le fond marin. Cette découverte suggère qu’il pourrait y avoir un lien entre le CO atmosphérique2 niveaux et l’enfouissement du carbone organique dans l’océan.
« Il y a certainement des moments dans l’histoire de la Terre où beaucoup de carbone organique s’est déposé », a déclaré Ridgwell. « Nous savons en quelque sorte qu’il doit y avoir d’autres choses qui se produisent (en plus de l’altération des silicates), mais c’est beaucoup plus complexe à mettre en place dans un modèle. »
Mais Hülse et Ridgwell ont relevé ce défi dans la nouvelle étude en fusionnant leurs projets individuels en un modèle unique de cycle climatique mondial du carbone prenant en compte l’enfouissement du carbone organique dans les fonds marins. Leurs résultats ont révélé un deuxième « thermostat » enraciné dans le cycle du phosphore terrestre, qui commence sur terre avec des roches contenant des minéraux tels que l’apatite, ont indiqué les chercheurs.
L’altération de ces roches due aux précipitations libère du phosphore, qui s’infiltre dans le sol, pénètre dans les ruisseaux et les rivières et finit par se retrouver dans l’océan. Le phosphore y est un nutriment essentiel pour les minuscules créatures photosynthétiques connues sous le nom de phytoplancton, qui l’utilisent pour alimenter les processus cellulaires. Lorsque le phytoplancton meurt, il coule au fond de l’océan, où il dépose du carbone organique, du phosphore et d’autres nutriments.
Dans un monde plus chaud, davantage de phosphore est rejeté dans l’océan et le phytoplancton prolifère, ce qui signifie que davantage de carbone organique et de phosphore atteignent les fonds marins. Cependant, les océans plus chauds contiennent également moins d’oxygène, car l’oxygène devient moins soluble à mesure que les températures augmentent. Cette désoxygénation libère le phosphore déposé dans la colonne d’eau tout en enfouissant le carbone organique dans les sédiments.
« La manière exacte dont cela se produit n’est pas entièrement connue sur le plan mécanique, mais nous savons que cela se produit », a déclaré Ridgwell. « Lorsque nous avons eu des événements dans le passé où nous avons vu des quantités massives de carbone organique être enfouies après un réchauffement, il y avait très, très, très peu de phosphore dans cette matière par rapport à la matière normale. S’il n’est pas enfoui, il doit avoir été renvoyé dans l’océan. »
À mesure que le phosphore est recyclé, il réintègre la chaîne alimentaire et le phytoplancton continue de proliférer en se régalant du phosphore provenant de la terre et de l’océan. Cela entraîne un boom du phytoplancton, qui aspire de plus en plus de CO2 de l’atmosphère et dépose de plus en plus de carbone organique sur le fond marin, ce qui fait baisser les températures mondiales.
Ainsi, plus la planète se réchauffe, plus les océans deviennent productifs et plus le carbone est emprisonné, ce qui refroidit le climat. Mais la différence entre l’altération du phosphore et celle des silicates est que le phosphore présent dans l’océan ne diminue pas dès que la Terre se refroidit, car il continue d’être libéré au fond de la mer.
« Le thermostat au charbon organique ressemble un peu au thermostat au silicate, sauf qu’il est doté d’un compresseur », a déclaré Ridgwell. « Vous vous retrouvez avec tellement de nutriments dans l’océan – et ils sont recyclés de manière très efficace – qu’il est très difficile de s’en débarrasser à nouveau. »
Le cycle du phosphore finit par retrouver son équilibre, mais la planète peut « surcorriger » entre-temps, déclenchant des événements comme la Terre boule de neige, ont indiqué les chercheurs. On ne sait pas exactement comment ce deuxième thermostat réagira au changement climatique à l’heure actuelle, mais l’océan est si riche en oxygène par rapport au passé qu’une boule de neige sur Terre est peu probable, ont-ils déclaré.
Au lieu de cela, il est possible que le thermostat à charbon organique rattrape le retard attendu pour la prochaine période glaciaire. Le changement climatique perturbe les cycles naturels de la Terre et recherches antérieures suggère que cela pourrait repousser de plusieurs dizaines de milliers d’années la prochaine période glaciaire, prévue dans environ 11 000 ans. Mais si le thermostat du charbon organique s’active, le CO atmosphérique2 pourrait revenir aux niveaux de fond beaucoup plus rapidement, garantissant que la prochaine période glaciaire arrivera à temps.
« Quel que soit le retard avec lequel nous nous retrouverons pour la prochaine période glaciaire… réfléchir à ce mécanisme pourrait le faire avancer à nouveau », a déclaré Ridgwell. « On va certainement commencer à un moment donné ; tout dépend du moment où ça commence. »
