Une équipe dirigée par la géochimiste Katharina Pahnke d'Oldenburg a découvert des preuves importantes que l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique à la fin de la dernière période glaciaire a été déclenchée par des changements dans l'océan Antarctique. Les chercheurs de l'Institut de chimie et de biologie de l'environnement marin (ICBM) de l'Université d'Oldenburg, l'Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême et l'Institut Alfred Wegener, Le Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) a pu démontrer que le Pacifique Sud profond était fortement stratifié au cours de la dernière période glaciaire, et aurait ainsi pu faciliter à long terme, stockage en eau profonde du gaz à effet de serre dioxyde de carbone (CO2). L'étude, qui a maintenant été publié dans la revue académique Science , indique également qu'au cours du réchauffement suivant la fin de la dernière période glaciaire, le mélange des masses d'eau profonde s'est accru, libérant du CO2 stocké et augmentant le réchauffement climatique.

L'océan Austral joue un rôle important dans les événements climatiques car le CO2 peut être absorbé de l'atmosphère dans l'océan. Lorsque des quantités accrues de poussière sont déposées dans l'eau de mer, les algues microscopiques se multiplient car le fer contenu dans la poussière agit comme un engrais. Lorsque ces algues unicellulaires meurent, ils s'enfoncent au fond de l'océan, emportant avec eux le dioxyde de carbone séquestré. Pour assurer l'élimination à long terme du CO2 de l'atmosphère, cependant, il doit être stocké dans des conditions stables en eau profonde sur de longues périodes de temps.

Afin de savoir comment les masses d'eau du Pacifique Sud profond se sont développées au cours des 30 dernières, 000 ans, l'équipe a récupéré des carottes de sédiments à des profondeurs d'eau comprises entre 3, 000 et plus de 4, 000 mètres lors d'une expédition du navire de recherche "Polarstern" dans le Pacifique Sud. Les géochimistes Dr. Chandranath Basak et Dr. Henning Fröllje de l'ICBM, les deux principaux auteurs de l'étude, extrait de minuscules dents et autres débris squelettiques de poissons fossiles des sédiments pour analyser leur contenu en isotopes du néodyme, un métal des terres rares.

"Le néodyme est particulièrement utile pour identifier des masses d'eau d'origine différente, " dit Pahnke, le chef du groupe de recherche Max Planck pour la géochimie des isotopes marins basé à l'ICBM et l'Institut Max Planck de microbiologie marine à Brême, expliquant que chaque couche d'eau a sa propre signature néodyme caractéristique. Les rapports isotopiques de cet élément varient en fonction du bassin océanique d'où provient l'eau. Par exemple, la masse d'eau la plus froide et donc la plus profonde du Pacifique Sud se forme sur le plateau continental de l'Antarctique et porte une signature néodyme distincte. Au-dessus de cette masse se trouve une couche qui combine l'eau de l'Atlantique Nord, le Pacifique Sud et le Pacifique Nord et est donc marqué par une signature différente.

En utilisant des débris de poisson dans des sédiments d'eau profonde, les chercheurs ont pu retracer les variations des concentrations de néodyme à différentes profondeurs au cours du temps. Le résultat :au plus fort de la dernière période glaciaire vers 20 ans, il y a 000 ans, la signature néodyme des échantillons prélevés à des profondeurs inférieures à 4, 000 mètres était significativement plus faible qu'à des profondeurs inférieures. "La seule explication d'une différence aussi prononcée est qu'il n'y avait pas de mélange des masses d'eau à ce moment-là, " a déclaré Fröllje, qui travaille actuellement à l'Université de Brême. Lui et ses collègues en ont conclu que les eaux profondes étaient fortement stratifiées pendant la période glaciaire.

Alors que le climat de l'hémisphère sud s'est réchauffé vers la fin de la dernière période glaciaire vers 18 ans, il y a 000 ans, la stratification des masses d'eau s'est brisée et les valeurs de néodyme à différentes profondeurs ont convergé. "Il y avait probablement plus de brassage parce que la densité de l'eau a diminué en raison du réchauffement, " a expliqué Pahnke. Cela a ensuite conduit à la libération du dioxyde de carbone stocké dans les eaux profondes.

Depuis un certain temps, les climatologues spéculent sur les raisons pour lesquelles les fluctuations des niveaux de CO2 atmosphérique suivaient le même schéma que la température dans l'hémisphère sud alors que la température dans le nord allait parfois à l'encontre de ces fluctuations. Une théorie est que certains processus dans l'océan Austral ont joué un rôle important.

"Avec nos analyses, nous avons pour la première fois fourni des preuves concrètes soutenant la théorie selon laquelle il existe un lien entre les fluctuations de CO2 et la stratification dans l'océan Austral, " a déclaré le co-auteur de l'étude Dr Frank Lamy de l'AWI à Bremerhaven. L'étude actuelle soutient l'hypothèse que le réchauffement de l'hémisphère sud a brisé la stratification stable dans l'océan Antarctique, entraînant la libération du dioxyde de carbone qui était stocké dans ces eaux.