Éruption du volcan Cleveland, Iles Aléoutiennes, L'Alaska est représenté sur cette image photographiée par un membre d'équipage de l'Expédition 13 à bord de la Station spatiale internationale. Crédit :Image reproduite avec l'aimable autorisation de l'Unité des sciences de la Terre et de la télédétection, Centre spatial Johnson de la NASA
Les chercheurs ont découvert que la formation et l'éclatement des supercontinents sur des centaines de millions d'années contrôlent les émissions de carbone volcanique. Les résultats, rapporté dans le journal Science , pourrait conduire à une réinterprétation de l'évolution du cycle du carbone au cours de l'histoire de la Terre, et comment cela a eu un impact sur l'évolution de l'habitabilité de la Terre.
Les chercheurs, de l'Université de Cambridge, utilisé des mesures existantes de carbone et d'hélium de plus de 80 volcans à travers le monde afin de déterminer son origine. Le carbone et l'hélium sortant des volcans peuvent soit provenir des profondeurs de la Terre, soit être recyclés près de la surface, et la mesure de l'empreinte chimique de ces éléments permet d'identifier leur source. Lorsque l'équipe a analysé les données, ils ont découvert que la plupart du carbone sortant des volcans est recyclé près de la surface, contrairement aux hypothèses antérieures selon lesquelles le carbone provenait des profondeurs de l'intérieur de la Terre. "C'est une pièce essentielle du puzzle du cycle géologique du carbone, " a déclaré le Dr Marie Edmonds, l'auteur principal de l'étude.
Sur des millions d'années, le carbone fait des allers-retours entre l'intérieur profond de la Terre et sa surface. Le carbone est retiré de la surface à partir de processus tels que la formation de calcaire et l'enfouissement et la décomposition des plantes et des animaux, qui permet à l'oxygène atmosphérique de croître à la surface. Les volcans sont un moyen de renvoyer le carbone à la surface, bien que la quantité qu'ils produisent soit inférieure à un centième de la quantité d'émissions de carbone causées par l'activité humaine. Aujourd'hui, la majorité du carbone des volcans est recyclé près de la surface, mais il est peu probable que cela ait toujours été le cas.
Les volcans se forment le long de grands arcs insulaires ou continentaux où les plaques tectoniques se heurtent et une plaque glisse sous l'autre, comme les îles Aléoutiennes entre l'Alaska et la Russie, les Andes d'Amérique du Sud, les volcans de toute l'Italie, et les îles Mariannes dans le Pacifique occidental. Ces volcans ont des empreintes chimiques différentes :les volcans « arc insulaire » émettent moins de carbone qui provient des profondeurs du manteau, tandis que les volcans de "l'arc continental" émettent beaucoup plus de carbone qui vient de plus près de la surface.
Crédit :Université de Cambridge
Sur des centaines de millions d'années, la Terre a oscillé entre des périodes où les continents se sont rapprochés et se sont séparés. Pendant les périodes où les continents se rejoignent, l'activité volcanique était dominée par les volcans d'arc insulaire; et quand les continents se séparent, les arcs volcaniques continentaux dominent. Ce va-et-vient modifie systématiquement l'empreinte chimique du carbone arrivant à la surface de la Terre au cours du temps géologique, et peut être mesuré à travers les différents isotopes du carbone et de l'hélium.
Variations du rapport isotopique, ou empreinte chimique, de carbone sont couramment mesurés dans le calcaire. Les chercheurs pensaient auparavant que la seule chose qui pouvait changer l'empreinte carbone dans le calcaire était la production d'oxygène atmosphérique. En tant que tel, l'empreinte isotopique du carbone dans le calcaire a été utilisée pour interpréter l'évolution de l'habitabilité de la surface de la Terre. Les résultats de l'équipe de Cambridge suggèrent que les volcans ont joué un rôle plus important dans le cycle du carbone qu'on ne le croyait auparavant, et que les hypothèses antérieures doivent être reconsidérées.
"Cela nous fait réévaluer fondamentalement l'évolution du cycle du carbone, " a déclaré Edmonds. "Nos résultats suggèrent que l'enregistrement du calcaire doit être complètement réinterprété si le carbone volcanique venant à la surface peut modifier sa composition isotopique du carbone."
Un bon exemple de ceci est dans la période du Crétacé, Il y a 144 à 65 millions d'années. Au cours de cette période, il y a eu une augmentation importante du rapport isotopique du carbone trouvé dans le calcaire, qui a été interprété comme une augmentation de la concentration d'oxygène dans l'atmosphère. Cette augmentation de l'oxygène atmosphérique a été causalement liée à la prolifération des mammifères à la fin du Crétacé. Cependant, les résultats de l'équipe de Cambridge suggèrent que l'augmentation du rapport isotopique du carbone dans les calcaires pourrait être presque entièrement due à des changements dans les types de volcans à la surface.
"Le lien entre les niveaux d'oxygène et l'enfouissement de la matière organique a permis à la vie sur Terre telle que nous la connaissons d'évoluer, mais notre dossier géologique de ce lien doit être réévalué, " a déclaré le co-auteur, le Dr Alexandra Turchyn, également du Département des sciences de la Terre.
