Des scientifiques ont découvert que des microbes, restés dormants dans le pergélisol de l'Alaska pendant des dizaines de milliers d'années, se réactivent après le dégel. Ces organismes commencent à libérer du dioxyde de carbone en quelques mois seulement, ce qui soulève des préoccupations importantes pour le climat mondial. Cette recherche met en lumière un mécanisme potentiellement dangereux qui pourrait accélérer le réchauffement climatique.
Points clés
- Des microbes anciens se réveillent dans le pergélisol dégelé de l'Alaska.
- Ils commencent à émettre du dioxyde de carbone en quelques mois.
- Ces organismes étaient dormants depuis environ 40 000 ans.
- Le réchauffement prolongé des saisons est un facteur critique de leur réactivation.
- Ce phénomène pourrait créer une boucle de rétroaction positive pour le réchauffement.
Le réveil de la vie ancienne sous la glace
Le pergélisol, un sol qui reste gelé pendant au moins deux ans consécutifs, recouvre une grande partie de l'Arctique. Il renferme une quantité colossale de carbone organique, estimée à deux fois la quantité actuellement présente dans l'atmosphère. L'étude menée par Tristan Caro, associé de recherche postdoctoral en géobiologie au California Institute of Technology (CIT), s'est concentrée sur des échantillons prélevés dans un tunnel de recherche près de Fairbanks, en Alaska.
Ces échantillons, extraits de couches profondes, ont permis d'observer le comportement de microbes isolés de la lumière du jour et de l'oxygène pendant des millénaires. Les résultats montrent que ces microorganismes, une fois dégelés et réchauffés, peuvent reprendre leur activité métabolique. C'est une révélation cruciale, car ces couches étaient autrefois considérées comme inertes.
Fait marquant
Le pergélisol de l'Alaska couvre près de 85 % de l'État. Il représente un gigantesque réservoir de carbone, dont la libération pourrait avoir des conséquences majeures sur le climat.
Méthodologie de l'étude et observations
Les chercheurs ont prélevé des carottes dans une installation souterraine au nord de Fairbanks. Ils les ont ensuite conservées dans des chambres hermétiques et pauvres en oxygène pour éviter toute contamination. Les échantillons ont été incubés à des températures de 4°C et 12°C pendant une durée pouvant aller jusqu'à six mois.
Pour suivre la formation de nouvelles cellules, l'équipe a utilisé du deutérium, une forme lourde d'hydrogène, ajouté à l'eau. Ce marqueur a permis d'observer la construction de nouvelles membranes lipidiques par les microbes lors de leur réveil, signe direct de croissance. Une technique appelée « sondage isotopique stable des lipides » a également été employée pour relier l'activité biochimique aux changements de composition de la communauté microbienne.
« Le premier mois était presque un rampement, avec seulement 0,001 à 0,01 % des cellules remplacées chaque jour. Ce décalage suggère un tampon lorsque de courtes périodes de chaleur passent, surtout dans les endroits qui gèlent encore chaque hiver. »
Ce lent démarrage initial offre une période de latence. Cependant, après six mois, les communautés microbiennes se sont réorganisées, ont perdu de leur diversité et ont produit des biofilms collants. Ces couches visqueuses permettent aux microbes de s'agglomérer, un signe clair de leur réactivation et de leur capacité à former de nouvelles communautés. L'activité observée était similaire à celle des sols de surface modernes, même si les espèces différaient.
Impact du réchauffement climatique sur les microbes
Le réchauffement de l'Arctique est plus rapide que la moyenne mondiale, et les saisons chaudes s'allongent. Un rapport de la NOAA indique que cette extension des périodes de dégel est cruciale. Elle permet aux couches plus profondes du pergélisol de rester dégelées suffisamment longtemps pour que le lent réveil microbien s'achève. À mesure que la couche active de surface, le sol supérieur qui dégèle chaque été, s'approfondit, l'oxygène et l'eau pénètrent dans les zones plus anciennes.
Cette infiltration expose la matière organique enfouie à des microbes qui la transforment en dioxyde de carbone et en méthane. Ces gaz sont des gaz à effet de serre qui piègent la chaleur dans l'atmosphère. Si le réchauffement se poursuit, un dégel plus important pourrait créer une dangereuse boucle de rétroaction, où le réchauffement alimente un réchauffement encore plus marqué.
Contexte climatique
Les scientifiques soulignent que l'allongement constant de la saison chaude est plus important qu'une seule journée chaude. Les communautés microbiennes qui restaient dormantes pendant de brefs dégels peuvent désormais rester actives beaucoup plus longtemps, accélérant ainsi la libération de carbone.
- Les sols du Nord stockent environ 1 300 milliards de tonnes de carbone organique.
- C'est environ deux fois la quantité de carbone actuellement dans l'atmosphère.
- Le dégel d'une fraction de ce carbone pourrait avoir des conséquences climatiques majeures.
Défis et perspectives pour les modèles climatiques
Les chercheurs ont souligné que cette étude, bien que significative, a été réalisée avec un nombre limité d'échantillons provenant d'une seule installation. D'autres régions, comme la Sibérie ou l'Arctique canadien, pourraient abriter des communautés microbiennes distinctes, avec des rythmes de réveil et de croissance différents. Malgré cela, ces travaux mettent en évidence une question de synchronisation cruciale pour les modèles climatiques.
Un réchauffement qui transforme des semaines d'automne en période de dégel pourrait pousser les microbes des profondeurs au-delà de leur phase de latence et vers une activité pleine et entière au cours d'une seule saison. Des tests de terrain combinant le suivi de la profondeur du dégel, du flux de gaz et des marqueurs lipidiques amélioreraient les prévisions à court et à long terme.
Applications pratiques des recherches
Les ingénieurs cherchent également de meilleures cartes des couches riches en glace pour planifier la construction de routes, de pipelines et de bâtiments. Ces infrastructures doivent pouvoir supporter des dégels plus longs et un risque accru d'affaissement du sol. Les équipes devront également distinguer les anciennes bulles de gaz piégées dans la glace des nouvelles émissions microbiennes lors des relevés de terrain, afin d'éviter de mélanger différents signaux.
Cette distinction est essentielle pour estimer les risques à court terme pour les objectifs climatiques et décider où allouer les fonds d'atténuation en priorité. L'étude a été publiée dans le Journal of Geophysical Research, apportant une contribution importante à notre compréhension des dynamiques du pergélisol et de leur rôle dans le système climatique mondial.
