Des chercheurs de l'Université de Californie à Riverside ont identifié un élément manquant crucial dans notre compréhension du système de recyclage du carbone terrestre. Cette découverte suggère que les périodes de réchauffement climatique peuvent paradoxalement préparer le terrain pour une ère glaciaire, remettant en question l'idée d'un régulateur climatique purement stabilisateur.
Pendant des décennies, la communauté scientifique a considéré que le climat de la Terre était principalement régulé par un processus naturel lent mais fiable : l'altération des roches. Ce mécanisme était perçu comme une force stabilisatrice, empêchant les températures de dériver vers des extrêmes.
Points Clés
- Un mécanisme de rétroaction lié au phosphore océanique influence le cycle du carbone.
- Ce mécanisme peut pousser le climat vers des refroidissements extrêmes, y compris des ères glaciaires.
- L'oxygène atmosphérique plus élevé aujourd'hui modère ce processus, mais un futur refroidissement reste possible.
L'altération des roches : un régulateur incomplet
Le processus traditionnel de l'altération des roches commence lorsque la pluie absorbe le dioxyde de carbone (CO2) de l'atmosphère avant de tomber sur les surfaces terrestres exposées. Au contact des roches, en particulier les roches silicatées comme le granite, l'eau les décompose progressivement. Le matériau dissous, ainsi que le CO2 capturé, sont ensuite transportés vers les océans.
Une fois dans les océans, le carbone se combine avec le calcium libéré des roches pour former des coquilles et des récifs calcaires. Ces matériaux se déposent au fond de l'océan, emprisonnant le carbone pendant des centaines de millions d'années et réduisant lentement la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
« Lorsque la planète se réchauffe, les roches s'altèrent plus rapidement et absorbent plus de CO2, ce qui refroidit à nouveau la planète », explique Andy Ridgwell, géologue à l'UC Riverside et co-auteur de l'étude publiée dans la revue Science.
Fait Intéressant
Les archives géologiques montrent que certaines des premières ères glaciaires de la Terre étaient si sévères que la glace et la neige couvraient presque toute la planète, un phénomène que le modèle de régulation simple ne pouvait pas expliquer.
Le rôle inattendu du phosphore et du plancton
Cette observation a poussé l'équipe de recherche à chercher un processus supplémentaire capable de pousser le climat au-delà d'un équilibre délicat, vers des extrêmes. Le facteur nouvellement identifié concerne la manière dont le carbone est enfoui dans l'océan.
Lorsque le CO2 atmosphérique augmente et que les températures s'élèvent, les précipitations transportent de plus grandes quantités de nutriments, comme le phosphore, vers la mer. Ces nutriments stimulent la croissance du plancton, des organismes microscopiques qui absorbent le dioxyde de carbone par photosynthèse.
Lorsque le plancton meurt, il coule au fond de l'océan, emportant avec lui le carbone qu'il a capturé. Ce processus retire le carbone de l'atmosphère et le stocke dans les sédiments océaniques. Cependant, dans des conditions plus chaudes, ce système se modifie de manière significative.
Contexte Historique
Les "Terre boule de neige" sont des périodes où la Terre fut presque entièrement recouverte de glace, il y a des centaines de millions d'années. Ces événements extrêmes suggèrent des mécanismes de refroidissement plus puissants que ceux connus jusqu'à présent.
Un thermostat qui surcompense
Une croissance accrue du plancton peut réduire les niveaux d'oxygène dans l'océan. Avec moins d'oxygène disponible, le phosphore est plus susceptible d'être libéré à nouveau dans l'eau au lieu d'être enfoui de manière permanente. Ce phosphore recyclé alimente une croissance encore plus importante du plancton, dont la décomposition épuise davantage l'oxygène et maintient les nutriments en circulation.
Alors que cette boucle se poursuit, d'énormes quantités de carbone sont enfouies, et les températures mondiales commencent à chuter. Plutôt que de stabiliser doucement la température de la Terre, cette rétroaction peut entraîner un refroidissement bien au-delà de son point de départ initial. Dans les simulations informatiques de l'équipe, l'effet était suffisamment puissant pour déclencher une ère glaciaire.
Ridgwell compare ce processus à un système de climatisation domestique qui fonctionnerait trop fort. « En été, vous réglez votre thermostat à environ 25°C. À mesure que la température de l'air extérieur grimpe pendant la journée, la climatisation élimine l'excès de chaleur à l'intérieur jusqu'à ce que la température ambiante descende à 25°C, puis elle s'arrête », explique Ridgwell.
Un système de régulation imparfait
En utilisant cette analogie, il explique que le contrôle climatique de la Terre n'est pas « cassé ». Il peut plutôt réagir de manière inégale, comme si le thermostat n'était pas positionné près de la climatisation. Selon l'étude, des niveaux inférieurs d'oxygène dans l'atmosphère ancienne de la Terre rendaient ce contrôle climatique beaucoup moins stable, ce qui aide à expliquer la sévérité des premières ères glaciaires.
Aujourd'hui, les niveaux d'oxygène atmosphérique sont beaucoup plus élevés. Alors que l'activité humaine continue d'ajouter du CO2 à l'atmosphère, la planète devrait continuer à se réchauffer à court terme. Le modèle des chercheurs suggère qu'un rebond de refroidissement suivra éventuellement.
- Hausse du CO2 = Augmentation des nutriments dans l'océan.
- Augmentation des nutriments = Croissance accrue du plancton.
- Croissance du plancton = Diminution de l'oxygène océanique.
- Diminution de l'oxygène = Recyclage accru du phosphore.
- Recyclage du phosphore = Boucle de croissance du plancton et enfouissement massif de carbone.
Implications pour l'avenir climatique
Ce futur refroidissement est cependant susceptible d'être moins extrême, car des niveaux d'oxygène plus élevés réduisent la force de la rétroaction des nutriments dans les océans. « C'est comme placer le thermostat plus près de l'unité de climatisation », ajoute Ridgwell.
Malgré cela, l'effet pourrait être suffisant pour avancer le début de la prochaine ère glaciaire. La question de savoir si cela change considérablement notre perspective à long terme reste ouverte.
« Au final, est-ce que cela importe beaucoup si le début de la prochaine ère glaciaire est dans 50, 100 ou 200 000 ans ? » s'interroge Ridgwell. « Nous devons nous concentrer dès maintenant sur la limitation du réchauffement actuel. Le fait que la Terre finira par se refroidir, même de manière chancelante, ne se produira pas assez vite pour nous aider de notre vivant. »
Cette recherche souligne la complexité des systèmes climatiques terrestres et la nécessité de considérer des rétroactions inattendues. Alors que nous nous concentrons sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre pour atténuer le réchauffement actuel, la compréhension de ces mécanismes naturels nous offre une perspective plus complète sur l'histoire et l'avenir de notre climat.
