Des scientifiques de l'Université de Stanford ouvrent une fenêtre sur le carbone organique du sol, un élément essentiel du cycle mondial du carbone et du changement climatique.

"Nous devons savoir quel type de carbone se trouve dans le sol afin de comprendre d'où vient le carbone et où il ira, " dit Hsiao-Tieh Hsu, doctorant en chimie à l'Université de Stanford et membre d'un groupe de recherche de Kate Maher.

Les flux naturels de carbone organique du sol, l'échange de carbone passant de la végétation au sol et recyclé par les micro-organismes avant d'être stabilisé dans le sol ou renvoyé dans l'atmosphère, est 10 à 20 fois plus élevé que les émissions humaines. Même le plus petit changement dans le flux de carbone organique du sol aurait un impact énorme sur le climat.

Le carbone organique du sol se produit naturellement et fait partie du cycle du carbone. Grâce à la photosynthèse, les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Au fur et à mesure que les plantes et leurs racines se décomposent, ils déposent du carbone organique dans le sol. Micro-organismes, animaux en décomposition, les excréments d'animaux et les minéraux contribuent également au carbone organique du sol. À son tour, les plantes et les micro-organismes "mangent" ce carbone, qui est un nutriment essentiel.

Tout cela se traduit par différentes "saveurs" ou composés dans le sol, disent Hsu et Maher, qui est également membre du corps professoral du Stanford Center for Carbon Storage.

Essayer de différencier les différentes "saveurs" du carbone organique a été difficile. Des recherches antérieures consistaient à analyser le sol à l'aide de produits chimiques agressifs.

"Le problème avec ceci est que cela changerait la composition chimique de ce que vous voulez étudier. Ce que vous verriez après tout le traitement n'est pas ce qui se passait naturellement dans le sol, " dit Hsu, dans une interview.

Hsu a développé une nouvelle approche pour utiliser les données recueillies à la source lumineuse canadienne et les combiner avec les résultats d'autres expériences qu'elle a menées. Parce que la méthode utilisait la lumière brillante du synchrotron, elle n'avait pas besoin d'utiliser de produits chimiques. Elle a séché des échantillons de sol, broyé le sol en poudre puis analysé la composition du sol.

Hsu, Maher et leur équipe ont publié les résultats de leurs recherches, "Une étude moléculaire de la composition du carbone organique du sol à travers un bassin versant subalpin, " dans un récent numéro de Soil Systems.

« Le carbone du sol est le plus grand réservoir terrestre de carbone en cycle actif. Il représente un réservoir substantiel de carbone, c'est pourquoi il est important de le comprendre, " dit Hsu, qui a ajouté que même si l'océan contient plus de carbone, sa dynamique du carbone est bien établie.

"Le carbone organique du sol, cependant, n'est pas bien compris. En tant qu'élément clé du cycle mondial du carbone, et qui est sensible aux changements de température et d'humidité, les changements dans le réservoir mondial de carbone peuvent avoir un impact considérable sur les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, de manière à la fois positive et négative."

Les scientifiques ont été surpris que le carbone organique du sol diffère dans les échantillons qu'ils ont collectés dans le bassin de l'East River au Colorado, même si le sol et la végétation étaient similaires.

« Quand vous regardez les sols dans le champ et qu'ils se ressemblent, vous pensez qu'ils devraient être les mêmes chimiquement. Ce que Hsiao-Tieh a créé avec la nouvelle méthode au CLS est une nouvelle fenêtre sur le carbone du sol qui nous aidera à comprendre comment nous pourrions mieux gérer les écosystèmes et les sols à l'avenir. Le fait qu'il y ait tant de différence signifie que le sol peut réagir de différentes manières aux changements climatiques ou aux changements d'utilisation des terres, " dit Maher, dans une interview.

Bien que cette recherche soit préliminaire et qu'il reste encore beaucoup à faire pour affiner leurs techniques d'analyse des sols, il contribue à la compréhension des mécanismes du cycle du carbone nécessaires pour prédire ce qui se passerait si la température augmentait en raison du changement climatique.

Hsu est passionnée par l'utilisation de sa compréhension de la chimie et de la chimie analytique pour faire une différence dans le monde. Elle est plus que jamais convaincue que la voix des scientifiques doit être entendue. Elle a participé au programme Rising Environmental Leaders à Stanford et a passé du temps à Washington, D.C., apprendre comment le gouvernement américain prend des décisions politiques impliquant la science.

"Je me sens encore plus investi pour aider ma communauté à comprendre comment le carbone se déplace autour de la planète. Cela a un impact tellement énorme sur notre environnement mais aussi sur notre société, notre culture, notre économie et notre santé.