Une nouvelle étude de l'Université de Washington montre que la compréhension du manuel de l'altération chimique mondiale - dans laquelle les roches sont dissoutes, emportés par les rivières et finissant par se retrouver au fond de l'océan pour recommencer le processus - ne dépend pas de la température de la Terre de la façon dont les géologues l'avaient cru.

L'étude, publié le 22 mai dans la revue en libre accès Communication Nature , examine un aspect clé du cycle du carbone, le processus par lequel les atomes de carbone se déplacent entre l'air, les rochers et les océans. Les résultats remettent en question le rôle des roches dans la fixation de la température de notre planète sur de longues échelles de temps.

« Comprendre comment la Terre est passée d'un climat de serre à l'ère des dinosaures à aujourd'hui pourrait nous aider à mieux comprendre les conséquences à long terme des futurs changements climatiques, " a déclaré l'auteur correspondant Joshua Krissansen-Totton, un doctorant de l'UW en sciences de la Terre et de l'espace.

La compréhension actuelle est que le climat de la Terre est contrôlé sur des périodes de millions d'années par un thermostat naturel lié à l'altération des roches. Le dioxyde de carbone est libéré dans l'air par les volcans, et ce gaz peut alors se dissoudre dans l'eau de pluie et réagir avec les roches continentales riches en silicium, provoquant une altération chimique des roches. Ce carbone dissous s'écoule ensuite dans les rivières jusqu'à l'océan, où il se retrouve finalement enfermé dans du calcaire contenant du carbone sur le fond marin.

En tant que puissant gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone atmosphérique piège également la chaleur du soleil. Et une Terre plus chaude augmente le taux d'altération chimique à la fois en provoquant plus de précipitations et en accélérant les réactions chimiques entre l'eau de pluie et la roche. Heures supplémentaires, réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l'air par cette méthode refroidit la planète, ramenant finalement le climat à des températures plus modérées - ou ainsi va l'image de manuel.

"L'idée générale était que si plus de dioxyde de carbone est libéré, le taux d'altération augmente, et les niveaux de dioxyde de carbone et la température sont modérés, " co-auteur David Catling, un professeur UW des sciences de la Terre et de l'espace. "C'est une sorte de thermostat à long terme qui protège la Terre contre la chaleur ou le froid."

La nouvelle étude a commencé lorsque les chercheurs ont entrepris de déterminer les conditions au cours de la première vie sur Terre, il y a 3,5 à 4 milliards d'années. Ils ont d'abord testé leurs idées sur ce qu'ils croyaient être une période assez bien comprise :les 100 derniers millions d'années, lorsque les roches et les fossiles enregistrent les températures, les niveaux de dioxyde de carbone et d'autres variables environnementales existent.

Le climat de la Terre il y a 100 millions d'années était très différent de celui d'aujourd'hui. Au milieu du Crétacé, les pôles étaient de 20 à 40 degrés Celsius plus chauds qu'aujourd'hui. Le dioxyde de carbone dans l'air était plus du double des concentrations actuelles. Les mers étaient 100 mètres (330 pieds) plus hautes, et les dinosaures erraient près des pôles libres de glace.

Les chercheurs ont créé une simulation informatique des flux de carbone nécessaires pour correspondre à tous les enregistrements géologiques, reproduisant ainsi la transition dramatique de la période chaude du Crétacé moyen à aujourd'hui.

« Nous avons découvert que pour pouvoir expliquer toutes les données – température, CO2, chimie des océans, tout - la dépendance de l'altération chimique sur la température doit être beaucoup plus faible qu'on ne le supposait généralement, " Krissansen-Totton a déclaré. "Vous devez également avoir quelque chose d'autre qui change les taux d'altération qui n'a rien à voir avec la température."

Les géologues avaient précédemment estimé qu'une augmentation de la température de 7 °C doublerait le taux d'altération chimique. Mais les nouveaux résultats montrent que plus de trois fois ce saut de température, ou 24 C, est nécessaire pour doubler la vitesse à laquelle la roche est emportée.

"C'est juste un thermostat beaucoup moins efficace, ", a déclaré Krissansen-Totton.

Les auteurs suggèrent qu'un autre mécanisme contrôlant le taux d'altération pourrait être la quantité de terre exposée au-dessus du niveau de la mer et l'inclinaison de la surface de la Terre. Lorsque le plateau tibétain s'est formé il y a environ 50 millions d'années, les surfaces plus pentues peuvent avoir augmenté le taux global

de l'altération chimique, en éliminant plus de CO2 et en ramenant le climat aux températures plus modérées d'aujourd'hui.

"En rétrospective, nos résultats ont beaucoup de sens, " Catling a déclaré. "Les roches nous disent que la Terre a eu de grandes variations de température au cours de l'histoire géologique, donc le thermostat naturel de la Terre ne peut pas être très serré."

Leurs calculs indiquent également une relation plus forte entre le CO2 atmosphérique et la température, connue sous le nom de sensibilité climatique. Le doublement du CO2 dans l'atmosphère a finalement déclenché une augmentation de 5 ou 6 degrés Celsius des températures mondiales, ce qui est environ le double des projections typiques de changement de température au cours des siècles pour un doublement similaire de CO2 dû aux émissions humaines.

Bien que ce ne soit pas le dernier mot, les chercheurs ont dit, ces chiffres sont de mauvaises nouvelles pour les changements climatiques d'aujourd'hui.

"Ce que tout cela signifie, c'est qu'à très long terme, nos lointains descendants peuvent s'attendre à plus de réchauffement pendant bien plus longtemps si les niveaux de dioxyde de carbone et les températures continuent d'augmenter, " a déclaré Catling.

Les chercheurs vont maintenant appliquer leurs calculs à d'autres périodes du passé géologique.

"Cela va avoir des implications pour les cycles du carbone à d'autres moments de l'histoire de la Terre et dans son avenir, et potentiellement pour d'autres planètes rocheuses au-delà du système solaire, ", a déclaré Krissansen-Totton.