Gouttelettes sortant de l'évent de Champagne sur le fond marin aux îles Mariannes. Les fluides sortant du site contiennent du dioxyde de carbone dissous. NOAA Ocean Explorer

Alors que l'inquiétude grandit face aux changements climatiques induits par l'homme, de nombreux scientifiques se penchent sur l'histoire de la Terre pour découvrir des événements qui peuvent éclairer les changements qui se produisent aujourd'hui. Analyser la façon dont le système climatique de la planète a changé par le passé nous aide à mieux comprendre son comportement futur.

Il ressort à présent de ces études que les événements de réchauffement brutal sont intégré au système climatique de la Terre. Ils se sont produits lorsque des perturbations du stockage du carbone à la surface de la Terre ont libéré des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Un des grands défis pour scientifiques du climat comme moi est de déterminer d'où proviennent ces rejets avant la présence humaine et ce qui les a déclenchés. Surtout, nous voulons savoir si un tel événement pourrait se reproduire.

Dans une étude récemment publiée, mes collègues Katie Harazin, Nadine Krupinski et j’ai découvert qu’à la fin de la dernière période glaciaire, il y a environ 20,000, le dioxyde de carbone était rejeté dans l'océan à partir de réservoirs géologiques situé sur le fond de la mer quand les océans ont commencé à se réchauffer.

Cette découverte pourrait changer la donne. Les réservoirs naturels de carbone dans l'océan moderne pourraient être à nouveau perturbés, avec des effets potentiellement graves sur les océans et le climat de la Terre.

La Terre a cyclé entre les périodes glaciaires (points bas) et les périodes interglaciaires chaudes au cours des dernières années 800,000. Mais le réchauffement climatique actuel se produit beaucoup plus rapidement que les événements de réchauffement passés. NASA

Le passé est prologue

L’un des exemples les plus connus d’un réchauffement rapide provoqué par la libération de carbone géologique est la Maximum thermique paléocène-éocène, ou PETM, un événement majeur du réchauffement planétaire survenu il y a environ un million d'années. Au cours du PETM, la Terre s'est réchauffée de 55 à des degrés 9 en degrés Fahrenheit (de 16 à 5 en CX environ) au cours des années 9.

Les climatologues considèrent maintenant le PETM comme un analogique pour les changements environnementaux ayant lieu aujourd'hui. Le PETM s'est déroulé sur une période plus longue et sans implication humaine, mais il montre qu'il existe une instabilité inhérente dans le système climatique si le carbone des réservoirs géologiques est libéré rapidement.

Les scientifiques savent également que les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ont augmenté rapidement à la fin de l’année. chacun des glaciations du Pléistocène supérieur, aidant à réchauffer le climat. Au cours du dernier épisode de réchauffement, il y a quelques années 17,000, la Terre s'est réchauffée de 9 à des degrés 13 (degrés 5 à 7).

Le maximum thermique du Paléocène-Eocène a tellement réchauffé la planète que les forêts tropicales humides se sont étendues vers le nord jusqu'à l'Arctique.

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Toutefois, des centaines d’études scientifiques n’ont pas permis d’établir les causes de l’augmentation rapide du dioxyde de carbone qui a mis fin à chaque âge glaciaire. Les chercheurs conviennent que l'océan doit être impliqué car il agit comme un grand condensateur de carbone, réguler la quantité de carbone qui réside dans l'atmosphère. Mais ils sont toujours à la recherche d'indices pour comprendre ce qui influence la quantité de carbone dans l'océan lors de changements climatiques brusques.

Lacs au fond de l'océan

Au cours des deux dernières décennies, des scientifiques de l'océan ont découvert qu'il existait des réservoirs de dioxyde de carbone liquide et solide qui s'accumulaient au fond de l'océan, dans les roches et les sédiments situés en marge des zones de captage actif bouches hydrothermales. Sur ces sites, le magma volcanique de la Terre rencontre de l'eau surchauffée, produisant des panaches de fluides riches en dioxyde de carbone qui filtrent à travers les fissures de la croûte terrestre et remontent vers la surface.

Lorsqu'un panache de ce fluide rencontre l'eau de mer froide, le dioxyde de carbone peut se solidifier sous une forme appelée hydrate. L'hydrate forme un bouchon qui emprisonne le dioxyde de carbone dans les roches et les sédiments et l'empêche de pénétrer dans l'océan. Mais à des températures supérieures à environ 48 (9 degrés Celsius), l'hydrate fondra en libérant du dioxyde de carbone liquide ou gazeux flottant directement dans l'eau sus-jacente.

Les scientifiques ont jusqu'à présent documenté des réservoirs de dioxyde de carbone liquide et hydraté dans le Pacifique occidental, près de Taïwan, et De la mer Egée. Dans des eaux moins profondes, où la température de l'océan est plus chaude et la pression plus basse, les chercheurs ont observé du dioxyde de carbone pur émanant directement des sédiments sous forme de gaz et s'élevant à la surface de l'océan.

Des bulles de dioxyde de carbone presque pures se forment dans les sédiments qui recouvrent un système hydrothermal actif dans le Pacifique tropical occidental. Photos de Roy Price, gracieuseté de Jan Amend, CC BY-ND

Une carte de climat

Ces découvertes changent la compréhension des scientifiques sur le système de carbone marin. Les climatologues n'ont pas inclus les réservoirs de carbone des grands fonds dans les modèles actuels qui explorent les impacts potentiels du réchauffement futur, car on en sait peu sur la taille et la répartition de ces sources de carbone.

En fait, il n’existe pratiquement aucune donnée permettant de documenter la quantité de dioxyde de carbone actuellement rejetée par ces réservoirs dans l’océan. L’histoire géologique revêt donc une importance capitale: elle confirme que ces types de réservoirs ont la capacité de rejeter d’énormes quantités de carbone lorsqu’ils sont perturbés.

Des réservoirs de carbone analogues ont également été identifiés dans des environnements terrestres. En 1979, le volcan indien Dieng personnes 142 asphyxiées quand il a libéré du dioxyde de carbone presque pur. En 1986, un réservoir de dioxyde de carbone au fond du lac Nyos au Cameroun entré en éruptiontuant des villageois locaux et des centaines d’animaux 1,700.

Vache étouffée par le dioxyde de carbone lors de l'éruption du 1986 Lake Nyos. USGS / Jack Lockwood

Le dioxyde de carbone se dégage également autour de Mammoth Mountain, en Californie, à des endroits où le magma monte à travers la croûte terrestre et ses étals à faible profondeur. Des concentrations élevées de dioxyde de carbone dans le sol ont tué plus de 100 acres d'arbres. Les scientifiques travaillent pour identifier et caractériser autres sites sur terre où de tels rejets pourraient se produire.

Il est beaucoup plus difficile de quantifier le dioxyde de carbone stocké dans les réservoirs océaniques. De vastes régions du fond marin contiennent des sites de volcanisme actif et de ventilation hydrothermale, mais les scientifiques ne savent pratiquement rien de la quantité de dioxyde de carbone accumulée dans les roches et les sédiments environnants. À mon avis, il est urgent d'étudier les environnements marins où le dioxyde de carbone s'accumule probablement, puis d'évaluer leur potentiel de déstabilisation.

Réchauffer les océans, augmenter les risques

Ce n'est pas une entreprise qui devrait être reportée. Les océans de la Terre se réchauffent rapidement et les modèles climatiques prévoient qu'ils se réchaufferont plus rapidement près des pôles, où se forment des courants profonds qui transporter les eaux de réchauffement de la surface vers le bas.

Lorsque ces eaux chaudes pénètrent à l'intérieur de l'océan, elles transportent l'excès de chaleur vers des sites où des réservoirs de dioxyde de carbone peuvent se former. Ces eaux plus chaudes finiront par déstabiliser les phoques hydratés qui retiennent le dioxyde de carbone liquide.

Un courant très important et lent appelé circulation thermohaline transporte de l'eau chaude dans les régions polaires de la Terre, où elle se refroidit et coule vers les océans profonds. Maphoto / Riccardo Pravettoni via GRID-Arendal, CC BY-ND

Un de ces réservoirs se trouve dans le Pacifique occidental à l’ouest de la Auge d'Okinawa dans la mer de Chine orientale. La température des eaux de fond à cet endroit est de 37 à 39 degrés Fahrenheit (3 à 4 degrés Celsius), ce qui signifie que le capuchon hydrate se situe à environ 4-5 degrés Celsius de son point de fusion.

Fait important, les fluides hydrothermaux chauds montent de dessous le réservoir de dioxyde de carbone vers la surface. À mesure que les océans se réchaufferont, la différence de température entre les eaux océaniques froides et les fluides hydrothermaux plus chauds diminuera. Cela amènera l'hydrate à s'amincir, au point de ne plus empêcher le dioxyde de carbone liquide de s'échapper.

À ce jour, aucune recherche n'a été menée pour déterminer si ces réservoirs de dioxyde de carbone sont vulnérables à la hausse des températures de l'océan. Mais les archives préhistoriques de la Terre démontrent clairement que les réservoirs géologiques peuvent être déstabilisés - et que, lorsqu'ils le sont, ils entraînent une augmentation rapide du dioxyde de carbone atmosphérique et du réchauffement de la planète. À mon avis, cela représente un risque inconnu et important qui ne peut être ignoré.

A propos de l'auteur

Lowell D. Stott, professeur, Université de Californie du Sud - Dornsife College of Letters, Arts and Sciences

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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