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L’océan Arctique était autrefois une source importante de gaz à effet de serre dans l’atmosphère — et il pourrait le redevenir, avertissent les chercheurs. L’océan Arctique était autrefois une source importante de gaz à effet de serre dans l’atmosphère — et il pourrait le redevenir, avertissent les chercheurs.

Le méthane (CH4 ) est le deuxième gaz à effet de serre le plus important dans l’atmosphère terrestre, après le dioxyde de carbone (CO2). Depuis 2020, les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine ont augmenté la concentration de méthane atmosphérique d’ environ 10 parties par milliard par an , soit plus de deux fois plus que celle du CO2 . Cependant, les scientifiques ignorent encore comment le cycle du méthane réagira à mesure que notre planète continue de se réchauffer.

Dans une nouvelle étude, publiée le 25 septembre dans la revue Nature Geoscience , des chercheurs se sont penchés sur le cycle du méthane dans le passé de la Terre pour trouver des indices sur notre avenir.

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, appelée maximum thermique du Paléocène-Éocène (PETM). Ce maximum thermique est l’un des meilleurs exemples d’un changement climatique majeur provoqué par des perturbations du cycle du carbone terrestre , à l’image du réchauffement climatique actuel.

Les scientifiques ont déjà montré que le PETM s’accompagnait d’une libération massive de CO₂ et de CH₄ dans les océans et l’atmosphère, laissant des traces géochimiques distinctes dans les roches sédimentaires de cette époque. Cependant, malgré 30 ans de recherche, les scientifiques ne parviennent toujours pas à déterminer l’origine de ces gaz.

Pour étudier le fonctionnement du cycle du carbone pendant le PETM, les chercheurs à l’origine de cette nouvelle étude ont examiné une carotte de 15 mètres de sédiments marins forés dans le centre de l’océan Arctique par l’ expédition de carottage arctique du Programme intégré de forage océanique . Les sédiments datent de 66 millions d’années, témoignant du réchauffement dû au PETM et de la période de « rétablissement » qui a suivi, au cours de laquelle le climat s’est finalement stabilisé.

L’équipe a extrait des molécules organiques des sédiments et mesuré différentes formes de carbone qu’elles contenaient. Elle a identifié ces molécules organiques, appelées biomarqueurs, afin de déterminer quels microbes vivaient sur le fond marin au moment du dépôt des sédiments. Elle a utilisé les isotopes du carbone pour déterminer ce que ces microbes consommaient.

Le méthane présente généralement des isotopes de carbone plus légers que le CO₂ , ce qui signifie que les microbes mangeurs de méthane produisent des biomarqueurs dont les isotopes de carbone sont caractéristiques. Les chercheurs ont suivi ces biomarqueurs dans les échantillons de carottes et ont constaté que les principaux mangeurs de méthane de l’océan Arctique ont changé au cours du PETM.

Avant le PETM, le méthane se formait profondément sous le plancher océanique et était consommé par des microbes qui respiraient du sulfate plutôt que de l’oxygène, par un processus appelé oxydation anaérobie du méthane (AOM). Mais pendant le PETM, les biomarqueurs des microbes de l’AOM ont diminué.

Aujourd’hui, l’AOM consomme la majeure partie du méthane présent dans les sédiments marins, car le sulfate est abondant dans les océans modernes. Cependant, les scientifiques pensent que la teneur en sulfate était considérablement plus faible pendant le PETM, ce qui signifie que ces microbes étaient limités dans leur capacité à absorber du méthane. Les chercheurs suggèrent qu’une importante émission de méthane pendant le PETM aurait pu « surcharger le biofiltre sédimentaire de l’AOM », libérant du méthane dans l’eau de mer, écrivent-ils dans l’étude.

Une fois le méthane atteint la colonne d’eau, les biomarqueurs ont indiqué qu’un autre groupe de microbes prenait le relais. Ces microbes consommaient du méthane en respirant de l’oxygène, par un processus appelé 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 dû au PETM. Ils ont expliqué que l’AOM présent dans les sédiments produit du bicarbonate, un composé alcalin qui contribue à amortir l’océan et à stabiliser son pH. Or, l’AeOM présent dans la colonne d’eau libère du CO₂ , ce qui contribue au réchauffement et à l’acidification des océans. Les microbes de l’AeOM consomment également de l’O₂ , permettant à d’autres organismes intolérants à l’oxygène de se propager et d’absorber du sulfate, ce qui affame encore davantage les microbes de l’AOM.

Un changement similaire du méthane arctique pourrait-il accélérer le changement climatique actuel ? « Nous pensons que c’est possible et très probable », a déclaré Bumsoo Kim , auteur principal de l’étude et géochimiste organique au Centre spatial Johnson de la NASA. L’océan Arctique se réchauffe et s’assèche, ce qui consommerait davantage d’oxygène et entraînerait des modifications similaires du cycle du méthane, a déclaré Kim, chercheur à l’Université Texas A&M au moment de l’étude.

Cependant, d’autres scientifiques sont moins certains. « Les facteurs qui ont conduit l’Arctique à devenir une source de carbone par le passé pourraient ne pas être directement comparables à l’avenir : l’océan Arctique était physiquement plus isolé de l’océan mondial et la chimie océanique était sensiblement différente », a déclaré Sandra Kirtland Turner , professeure agrégée de paléoclimat et de paléoocéanographie à l’Université de Californie à Riverside, qui n’a pas participé à l’étude.

Kirtland Turner a également souligné que ces 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 circonscrites et sont rarement prises en compte au-delà de 2100 », ce qui limite notre compréhension de leurs impacts complets, a-t-elle déclaré

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.livescience.com/

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