Le climat de la Terre est influencé par divers facteurs, à la fois naturels et anthropiques. L’un de ces facteurs est le cycle du carbone, l’échange de carbone entre différents réservoirs, tels que l’atmosphère, les océans, la biosphère et la géosphère.
Le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz à effet de serre majeur qui emprisonne la chaleur dans l’atmosphère et affecte la température mondiale.
Cependant, tout le carbone du système Terre ne reste pas dans l’atmosphère. Une partie est stockée dans les roches, notamment dans la croûte océanique, qui recouvre la majeure partie des fonds marins.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley et de l’Université d’Hawaï à Manoa révèle qu’un minéral appelé smectite, produit par la tectonique des plaques dans la croûte océanique, a un effet de refroidissement global, neutralisant l’effet de serre et stabilisant le climat.
La formation de smectite dans la croûte océanique
La smectite est une classe de minéraux phyllosilicates qui ont une structure en couches et peuvent gonfler lorsqu’ils sont exposés à l’eau.
Les minéraux de smectite comprennent la montmorillonite, la nontronite, la saponite et l’hectorite. Il se forme lorsque l’eau de mer réagit avec les roches basaltiques qui composent la croûte océanique, qui est la couche externe de la lithosphère terrestre située sous les océans.
Ce processus est appelé altération et se produit principalement le long des fissures et des veines des roches. L’altération produit également d’autres minéraux secondaires, tels que la céladonite, l’analcite et les carbonates.
La croûte océanique est constamment en mouvement en raison de la tectonique des plaques, le mouvement des plaques crustales terrestres. Lorsque deux plaques convergent, une plaque glisse sous une autre et s’enfonce dans le manteau, la couche de roche chaude et en fusion située sous la croûte.
Ce processus est appelé subduction et consomme la croûte océanique, qui contient du carbone sous forme de minéraux carbonatés, tels que la calcite et l’aragonite.
Ces minéraux sont instables à des températures et des pressions élevées et libèrent du CO2 dans le manteau, qui peut éventuellement retourner dans l’atmosphère par le volcanisme.
Cependant, tout le carbone de la croûte océanique subductée n’est pas perdu dans le manteau. Une partie est transformée en smectite, stable à plus grande profondeur et capable de stocker du carbone pendant des millions d’années.
La smectite est un minéral riche en magnésium qui se forme lorsque l’eau de mer réagit avec les roches péridotites qui composent le manteau supérieur. La péridotite est une roche sèche et dense composée principalement de minéraux d’olivine et de pyroxène.
Lorsque la péridotite est hydratée par l’eau de mer, elle devient serpentine, un minéral riche en eau et moins dense.
La serpentine peut également réagir avec l’eau de mer et former de la smectite, qui peut incorporer du carbone dans sa structure.
L’existence de smectite dans la croûte océanique subductée fait l’objet d’hypothèses depuis des décennies, mais elle n’a jamais été directement observée jusqu’à présent.
Les chercheurs ont utilisé une technique appelée diffraction des rayons X synchrotron pour analyser des échantillons de croûte océanique récupérés dans une zone de subduction aux Philippines.
Ils ont découvert que de la smectite était présente dans les échantillons, confirmant qu’elle est bien produite par la tectonique des plaques.
Les implications pour le climat mondial
La découverte de smectite dans la croûte océanique subductée a des implications importantes pour le climat mondial.
Les chercheurs ont estimé que la smectite séquestre environ 0,3 gigatonnes de carbone par an, ce qui équivaut à environ 10 % des émissions annuelles actuelles de CO2 dues aux activités humaines.
Cela signifie que la tectonique des plaques agit comme un puits de carbone naturel, éliminant le CO2 de l’atmosphère et le stockant dans les profondeurs de la Terre.
Les chercheurs ont également calculé que la formation de smectite a un effet de refroidissement global d’environ 0,01 degré Celsius par million d’années, ce qui est significatif sur les échelles de temps géologiques.
Cet effet neutralise l’effet de serre et contribue à stabiliser le climat, en évitant qu’il ne devienne trop chaud ou trop froid.
Les chercheurs ont suggéré que la formation de smectite fait partie du thermostat caché de la Terre, un mécanisme de rétroaction qui régule la température de la planète.
L’étude, publiée dans la revue Nature Geoscience, apporte un nouvel éclairage sur le rôle de la smectite dans le cycle du carbone et le système climatique.
Cela souligne également l’importance d’étudier les profondeurs de la Terre, qui sont en grande partie inaccessibles et mal comprises, mais qui ont un impact profond sur l’environnement et la vie à la surface.
Les chercheurs espèrent que leurs résultats inspireront de nouvelles recherches sur les interactions entre le carbone, les roches et l’eau dans les zones de subduction, ainsi que leurs implications sur l’évolution de la Terre et de son climat.
Article associé: L’oxygénation sur Terre provient probablement de microbes et de minéraux
