Une étude récente suggère qu’une circulation océanique plus faible entraînerait la libération de davantage de carbone de l’océan dans les profondeurs de l’atmosphère.
L’étude, publiée dans Nature Communications, révèle une boucle de rétroaction sophistiquée impliquant des microbes, du fer et des composés obscurs appelés ligands.
Ligands
Les scientifiques devront peut-être reconsidérer le lien entre la circulation océanique et sa capacité à long terme à stocker du carbone, selon une étude récente menée par des chercheurs du MIT.
La cause est due à une boucle de rétroaction encore non identifiée impliquant des microbes de surface, des remontées de carbone et de nutriments, du fer accessible dans l'océan et une famille de produits chimiques mal comprise appelée « ligands ».
Tous ces acteurs s’engagent dans un cycle auto-entretenu lorsque la circulation océanique ralentit, ce qui finit par augmenter la quantité de carbone que l’océan rejette dans l’atmosphère.
L'auteur de l'étude, Jonathan Lauderdale, qui est également chercheur scientifique au Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes du MIT, a déclaré qu'en isolant l'impact de cette rétroaction, nous verrions la relation fondamentalement différente entre la circulation océanique et les niveaux de carbone atmosphérique, avec des implications pour le climat.
Les travaux de Lauderdale s'appuient sur une étude de 2020 qui a examiné les relations et les effets sur le développement du phytoplancton entre le fer, les animaux marins et les nutriments océaniques. Grâce à la photosynthèse, des organismes microscopiques qui ressemblent à des plantes vivant à la surface de l'océan, appelés phytoplancton, sont essentiels pour éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère.
Selon l'étude, le fer, un minéral essentiel pour le phytoplancton, n'est utile que lorsqu'il est lié à des ligands, des composés organiques créés comme sous-produits de la croissance du phytoplancton. L'équilibre délicat qui résulte de cette relation influence la capacité de l'océan à séquestrer le carbone.
Les chercheurs ont découvert que l’apport de fer à une zone de l’eau pour absorber plus de nutriments prive d’autres zones des nutriments nécessaires à la prolifération du phytoplancton. Cela limite la quantité de carbone supplémentaire qui serait absorbée depuis l’atmosphère en réduisant la formation de ligands et l’apport de fer retournant à la région océanique d’origine.
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Changement inattendu
Lauderdale a étendu le modèle de boîte pour représenter des environnements plus diversifiés, tels que des conditions similaires à celles du Pacifique, de l'Atlantique Nord et de l'océan Austral, et a inclus les échanges de carbone océanique et atmosphérique après la publication de l'étude de l'équipe. Cela lui a permis de modifier le modèle de boîte de manière à le rendre accessible au public.
Il a également étudié des interactions supplémentaires dans le modèle au cours de ce processus, telles que l’impact de la modification de la circulation océanique.
Pour trouver une diminution de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère en raison d'un moindre retournement des océans – un lien confirmé par d'autres études remontant aux années 1980 – il a utilisé le modèle avec des forces de circulation variées. Au lieu de cela, il a découvert une tendance distincte et opposée : la quantité de CO2 accumulée dans l'atmosphère a augmenté en raison de l'affaiblissement de la circulation océanique.
Il a découvert que le paramètre ligand océanique avait été laissé comme variable avec la valeur « on » lorsqu'il a vérifié le modèle. En d'autres termes, le modèle calculait les concentrations de ligands en fonction de leur variation dans différentes régions océaniques.
Lauderdale a fait une supposition audacieuse et a réglé ce paramètre sur « off », en supposant que les concentrations de ligands seraient toujours les mêmes dans tous les environnements océaniques modélisés – une erreur courante dans de nombreux modèles océaniques. Cette seule modification a inversé la tendance et rétabli le lien présumé entre la diminution du dioxyde de carbone atmosphérique et une circulation plus faible.
Lauderdale a examiné les quelques données disponibles sur les ligands océaniques pour voir si les quantités de ces molécules étaient plus ou moins constantes dans l'océan réel. Il a découvert des éléments qui étayent sa théorie dans GEOTRACES, un projet international qui permet aux chercheurs de comparer les concentrations au-delà des frontières géographiques en coordonnant la surveillance des éléments traces et des isotopes dans les océans du monde.
Les concentrations des molécules différaient effectivement. Dans le cas où les concentrations de ligands varient selon les régions, sa nouvelle découverte inattendue – selon laquelle une circulation plus faible augmente la concentration de dioxyde de carbone atmosphérique – était probablement révélatrice de l’océan lui-même.
« Mon travail montre que nous devons examiner plus attentivement la manière dont la biologie des océans peut affecter le climat », a expliqué Lauderdale.