Toute vie sur Terre, des baleines bleues aux microbes, utilise du carbone sous une forme ou une autre. Mais tout le carbone n'est pas créé égal.

Dans les océans, certains composés carbonés, tels que les sucres et les protéines, sont rapidement engloutis par les micro-organismes, tandis que d'autres, comme la chitine trouvée dans les écailles de poisson, sont beaucoup plus difficiles à consommer.

Les scientifiques ont longtemps pensé que relativement peu de ces derniers, appelé « carbone réfractaire, " est dégradé dans l'océan. Une grande partie tombe au fond de l'océan et contribue à la formation des sédiments d'eau profonde, ou alors la pensée a été.

Les aquifères souterrains des grands fonds changent la donne

Aujourd'hui, une équipe de recherche dirigée par les écologistes Sunita Shah Walter de l'Université du Delaware et Peter Girguis de l'Université Harvard a montré que les aquifères souterrains près de la dorsale médio-atlantique sous-marine agissent comme des réacteurs biologiques naturels, tirant dans le froid, eau de mer oxygénée, et permettre aux microbes de consommer plus, peut-être beaucoup plus, de carbone réfractaire que les scientifiques ne le pensaient.

"Ce travail montre que la vaste communauté de microbes sous-marins peut être alimentée par l'eau de mer circulant à travers la croûte océanique profonde, " a déclaré Michael Sieracki, un directeur de programme à la Division des sciences océaniques de la National Science Foundation, qui a financé la recherche par le biais de son Center for Dark Energy Biosphere Investigations. "À son tour, ces microbes modifient la composition de l'eau de mer qui recircule vers l'océan." Les résultats sont publiés cette semaine dans le journal Géosciences de la nature .

« Cela a la perspective de remodeler la façon dont nous pensons au cycle du carbone dans l'océan profond, " dit Girguis. " Nous savons que le carbone est produit à la surface par les algues photosynthétiques. Nous savons que les poissons en mangent. Nous savons que certains coulent. On peut en rendre compte, mais nous avons eu des questions géantes dans notre « budget carbone ». »

Réponses aux questions du « budget carbone »

Au cœur du système, Girguis a dit, est la dorsale médio-océanique :des montagnes sous-marines qui entourent le globe.

Dans l'océan profond, la crête agit comme une cellule de convection - l'eau s'infiltre dans les fissures et les fissures de chaque côté et est chauffée à mesure qu'elle se rapproche du centre.

Au fur et à mesure que l'eau chaude monte, froid, l'eau oxygénée est aspirée dans les rochers, créant un aquifère sous-marin massif. Cet aquifère est une occasion rare d'étudier l'océan à l'état naturel, selon Girguis.

"Notre compréhension de la destination du carbone dans l'océan est assez rudimentaire, ", a-t-il déclaré. "Cette recherche nous a donné l'occasion de prendre une mesure au point A et une mesure au point B et de découvrir ce qui se passe entre eux."

Pour obtenir ces mesures, Girguis et ses collègues ont ciblé un site sur la dorsale médio-atlantique surnommé le "North Pond".

L'équipe de chercheurs de Harvard, l'Université de Californie du Sud, le Laboratoire de biologie marine, l'Université de Californie, Santa Cruz, et d'autres institutions ont foré une série de puits et collecté des échantillons d'eau pour identifier les microbes qui habitent l'aquifère et s'ils sont capables de consommer du carbone.

"Nous voulions collecter de l'eau pure et des échantillons microbiens, " dit Girguis. " Quand vous regardez la dorsale médio-océanique et pensez à l'eau qui y circule, il semble qu'une grande partie de l'océan se déplace dans cet environnement froid. Nous voulions savoir ce qui se passe là-bas avec les microbes et ce qui se passe avec le carbone qu'ils obtiennent."

Microbes mangeurs de carbone dans les aquifères

Alors que Girguis et ses collègues ont pu montrer que les microbes des aquifères pouvaient manger du carbone, on ne savait pas encore à quel point les microbes étaient actifs.

"Nous avons pu montrer que l'eau arrive avec une certaine concentration en oxygène, et comme il tombe, le carbone descend en proportion directe, " a-t-il dit. " Cela nous donne un degré élevé de confiance que les microbes le mangent. "

En réalité, Girguis a dit, il est possible que les microbes mangent du carbone à un rythme impressionnant.

"Les chiffres que nous avons calculés à partir de ce seul site suggèrent qu'un peu plus de 50 pour cent du carbone y est consommé, " a-t-il dit. " Nous pourrions éventuellement découvrir qu'une majorité du carbone est dégradée dans ces aquifères, d'autant plus que tout l'océan y circule tous les quelques dizaines de milliers d'années. C'est rapide sur les échelles de temps océaniques."

Prochaines étapes :les microbes ont-ils besoin de minéraux de roche ?

Aller de l'avant, Girguis et ses collègues espèrent mieux quantifier la quantité de carbone consommée lorsque l'eau de mer se déplace dans les aquifères, et si les minéraux de la roche basaltique de la dorsale médio-océanique peuvent contribuer à la capacité des microbes à se régaler de carbone.

« Cela a commencé avec l'intention de dire :voyons ce que font les microbes dans ce froid, aquifère oxygéné, et nous pouvons ajouter ces données à notre compréhension du cycle du carbone, " a déclaré Girguis. "Mais nous avons été étonnés par les résultats.

"Toutes les créatures dépendent du carbone, et il y a un cycle dans lequel le carbone est produit et consommé. Prenez de l'eau de mer et pompez-la dans un sous-sol, aquifère oxygéné et vous avez soudainement l'occasion d'examiner de près ces processus."