La surface de la Terre se déplace constamment, un phénomène connu sous le nom de tectonique des plaques. Ce mouvement a un impact plus important sur les changements climatiques que ce que les scientifiques ne l'avaient imaginé. Une nouvelle étude révèle que la manière dont les plaques tectoniques bougent joue un rôle crucial dans le cycle du carbone et, par conséquent, dans la régulation du climat mondial sur des millions d'années.
Historiquement, les variations climatiques ont été liées aux fluctuations du dioxyde de carbone atmosphérique. Cependant, les recherches récentes montrent que l'origine de ce carbone et les forces qui le propulsent sont plus complexes qu'on ne le pensait auparavant. Les zones où les plaques s'éloignent les unes des autres sont tout aussi importantes que celles où elles se rencontrent.
Points Clés
- Les dorsales médio-océaniques et les rifts continentaux jouent un rôle majeur dans le cycle du carbone.
- Les sédiments des fonds marins sont essentiels pour réguler le CO2 atmosphérique.
- Les organismes planctoniques calcificateurs ont transformé le cycle du carbone il y a environ 120 millions d'années.
- La subduction des plaques tectoniques est un facteur déterminant des périodes de serre et de glaciations.
Le cycle profond du carbone réévalué
Les frontières où les plaques tectoniques convergent sont souvent associées à des chaînes de volcans, appelées arcs volcaniques. La fusion des roches dans ces zones libère le carbone piégé depuis des milliers d'années, le ramenant à la surface. On a longtemps cru que ces arcs volcaniques étaient les principaux responsables de l'injection de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Cependant, les nouvelles découvertes remettent en question cette vision. Elles suggèrent que les dorsales médio-océaniques et les rifts continentaux, là où les plaques se séparent, ont joué un rôle bien plus significatif dans le cycle du carbone de la Terre à travers les âges géologiques. Les océans séquestrent d'énormes quantités de dioxyde de carbone de l'atmosphère, en stockant la majeure partie dans des roches riches en carbone au fond des mers.
Fait Intéressant
Les océans peuvent stocker des centaines de mètres de sédiments riches en carbone au fil des millénaires. Ces sédiments sont ensuite transportés par les plaques tectoniques.
Lorsque ces roches se déplacent et atteignent des zones de subduction, où une plaque glisse sous une autre, leur cargaison de dioxyde de carbone est libérée dans l'atmosphère. Ce processus est connu sous le nom de « cycle profond du carbone ». Pour suivre le flux de carbone entre l'intérieur de la Terre, les plaques océaniques et l'atmosphère, les scientifiques utilisent des modèles informatiques qui reconstruisent la migration des plaques tectoniques au cours du temps géologique.
Modélisation des climats passés
En utilisant des modèles informatiques, les chercheurs ont pu reconstituer la manière dont la Terre a déplacé le carbone stocké dans les plaques tectoniques. Ces simulations ont permis de prédire les grandes périodes de serre et de glaciations des 540 derniers millions d'années. Pendant les périodes de serre, quand la Terre était plus chaude, plus de carbone était libéré qu'il n'en était piégé dans les roches carbonées.
En revanche, lors des climats de type « maison de glace », la séquestration du carbone dans les océans dominait, réduisant ainsi les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique et provoquant un refroidissement global. Un des principaux enseignements de cette étude est le rôle crucial des sédiments des grands fonds marins dans la régulation du dioxyde de carbone atmosphérique.
« Nous montrons que le processus de subduction est un facteur majeur pour déterminer si la Terre est dans un état de serre ou de glaciation. »
Contexte Géologique
La subduction est le processus par lequel une plaque tectonique océanique s'enfonce sous une autre plaque. C'est un moteur essentiel du cycle profond du carbone et de la formation des volcans.
À mesure que les plaques tectoniques se déplacent lentement, elles transportent des sédiments riches en carbone, qui sont finalement renvoyés à l'intérieur de la Terre par la subduction. La quantité de carbone recyclée dans le manteau terrestre aux zones de subduction est comparée à la quantité libérée par les arcs volcaniques et les dorsales médio-océaniques, offrant une image complète du cycle.
Évolution du rôle des arcs volcaniques
Historiquement, le carbone émis par les arcs volcaniques a été considéré comme l'une des plus grandes sources de dioxyde de carbone atmosphérique. Cependant, ce processus n'est devenu dominant qu'au cours des 120 derniers millions d'années, grâce à l'évolution des organismes planctoniques calcificateurs. Ces minuscules créatures océaniques, appartenant à une famille de phytoplancton, ont la capacité de convertir le carbone dissous en calcite.
Elles sont responsables de la séquestration de vastes quantités de carbone atmosphérique dans les sédiments riches en carbone déposés au fond des océans. Les calcificateurs planctoniques ont évolué il y a environ 200 millions d'années et se sont répandus dans les océans du monde il y a environ 150 millions d'années. La forte proportion de carbone émise dans l'atmosphère le long des arcs volcaniques au cours des 120 derniers millions d'années est donc principalement due aux sédiments riches en carbone créés par ces créatures.
- Avant 120 millions d'années: Les émissions de carbone des dorsales médio-océaniques et des rifts continentaux étaient plus importantes.
- Après 120 millions d'années: Les arcs volcaniques deviennent une source majeure de carbone atmosphérique grâce aux calcificateurs.
Avant l'apparition et la prolifération de ces organismes, les émissions de carbone provenant des dorsales médio-océaniques et des rifts continentaux (régions où les plaques tectoniques divergent) contribuaient de manière plus significative au dioxyde de carbone atmosphérique. Ce changement de dynamique souligne l'interconnexion entre la géologie profonde et la biologie marine à l'échelle planétaire.
Nouvelles perspectives pour les modèles climatiques futurs
Ces découvertes offrent une nouvelle perspective sur la manière dont les processus tectoniques de la Terre ont façonné, et continueront de façonner, notre climat. Les résultats suggèrent que le climat de la Terre n'est pas seulement déterminé par le carbone atmosphérique. Il est également influencé par l'équilibre complexe entre les émissions de carbone de la surface de la Terre et la façon dont elles sont piégées dans les sédiments des fonds marins.
Cette étude fournit des informations cruciales pour les futurs modèles climatiques, surtout dans le contexte des préoccupations actuelles concernant l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone. Nous savons maintenant que le cycle naturel du carbone de la Terre, influencé par le mouvement des plaques tectoniques sous nos pieds, joue un rôle vital dans la régulation du climat de la planète.
Comprendre cette perspective à long terme peut nous aider à mieux prédire les scénarios climatiques futurs et les effets continus de l'activité humaine. L'interaction complexe entre la géologie profonde et les processus de surface est plus que jamais au cœur de la compréhension de notre planète.
