Les scientifiques de la Terre sont capables de voyager loin dans le temps pour reconstituer le passé géologique et le paléoclimat afin de faire de meilleures prédictions sur les conditions climatiques futures. En utilisant la molécule organique phytane, un produit de débris de chlorophylle, des scientifiques de l'Institut néerlandais de recherche sur la mer (NIOZ) et de l'Université d'Utrecht ont réussi à développer un nouvel indicateur (proxy) de l'ancien CO 2 niveaux. Ce nouveau proxy organique fournit non seulement l'enregistrement le plus continu de CO 2 concentrations jamais, il couvre également un demi-milliard d'années record. Les données confirment l'idée que le CO augmente 2 des niveaux qui prenaient des millions d'années se produisent maintenant en un siècle. Ces résultats sont publiés dans Avancées scientifiques le 28 novembre.

En tant que CO 2 augmente aujourd'hui, il est essentiel de comprendre quel impact ces changements auront. Pour mieux prédire l'avenir, nous devons comprendre les changements à long terme du CO 2 sur l'histoire géologique. Mesures directes du CO passé 2 sont disponibles, par exemple, bulles dans des carottes de glace contenant des gaz anciens. Cependant, les carottes de glace ont une durée limitée à 1 million d'années. Pour remonter plus loin dans le temps, les scientifiques de la Terre ont développé diverses mesures indirectes du CO 2 à partir de mandataires, par ex. d'algues, feuilles, sols anciens et produits chimiques stockés dans d'anciens sédiments pour reconstituer les conditions environnementales passées.

Phytane, une nouvelle façon de voyager dans le temps

Un nouveau mandataire, utilisant un produit de dégradation de la chlorophylle, permet aux géochimistes de déduire un enregistrement continu du CO historique 2 niveaux dans le temps profond. Les scientifiques du NIOZ ont récemment développé le phytane en tant que nouveau proxy organique prometteur qui révèle un demi-milliard d'années de CO 2 niveaux dans les océans, du Cambrien jusqu'à une époque récente.

En utilisant le nouveau proxy, ils ont pu faire l'enregistrement le plus continu des anciens niveaux de dioxyde de carbone jamais enregistré. « Nous avons développé et validé une nouvelle façon de voyager dans le temps, en remontant plus loin dans le temps et dans plus d'endroits, " dit la scientifique du NIOZ Caitlyn Witkowski. "Avec le phytane, nous avons maintenant le plus long CO 2 -enregistrement avec un seul proxy marin. Ces nouvelles données sont inestimables pour les modélisateurs qui peuvent désormais faire des prédictions plus précises pour l'avenir."

Witkowski et ses collègues ont sélectionné plus de 300 échantillons de sédiments marins provenant de carottes et de pétroles d'eaux profondes du monde entier, reflétant la majorité des périodes géologiques des 500 derniers millions d'années.

Molécules fossiles

Les réactions chimiques passées peuvent être « stockées » dans des molécules fossiles, et ainsi ils peuvent refléter diverses conditions environnementales anciennes. Les géochimistes peuvent déduire ces conditions, comme la température de l'eau de mer, pH, salinité et CO 2 niveaux. Matière organique, comme le phytane, reflète la pression du CO 2 dans l'eau de mer ou l'atmosphère (pCO 2 ).

Bien que toute la matière organique ait le potentiel de refléter le CO 2 , le phytane est spécial. Le phytane est le pigment responsable de notre monde vert. Tout ce qui utilise la photosynthèse pour absorber la lumière du soleil, y compris les plantes, les algues et certaines espèces de bactéries ont de la chlorophylle, dont le phytane est un constituant. Les plantes et les algues absorbent le CO 2 et produire de l'oxygène.

Parce que la chlorophylle se trouve partout dans le monde, le phytane est aussi partout, et est un constituant majeur de la biomasse décomposée et fossilisée. "Le Phytane ne change pas chimiquement au cours du temps, même s'il a des millions d'années, " dit Witkowski.

Fractionnement isotopique du carbone

CO 2 du passé est estimée à partir de la matière organique, comme le phytane, par le phénomène de fractionnement isotopique du carbone lors de la photosynthèse. Lors de la prise de CO 2 , les plantes et les algues préfèrent l'isotope léger du carbone (12C) à l'isotope lourd du carbone (13C). Ils n'utilisent l'isotope lourd du carbone que lorsque le CO 2 les niveaux dans l'eau ou l'atmosphère environnantes sont faibles. La proportion entre ces deux isotopes reflète donc le niveau de dioxyde de carbone dans l'environnement au moment de la croissance.

Cela explique également pourquoi Witkowski n'a pas utilisé les plantes terrestres comme source pour ses recherches, utilisant exclusivement du phytane provenant de sources marines (fossilisées). Le monde végétal est divisé en plantes dites C3 et C4, chacun avec son propre rapport unique de carbone léger à lourd. Le phytoplancton a tous des ratios très similaires par rapport à leurs homologues végétaux. Witkowski :« En ne choisissant que des sources marines, nous pourrions limiter l'incertitude de la source de phytane dans l'ensemble de données."

« Dans nos données, nous voyons des niveaux élevés de dioxyde de carbone, atteignant 1000 ppm contre 410 ppm aujourd'hui. A cet égard, les niveaux actuels ne sont pas uniques, mais la vitesse de ces changements n'a jamais été vue auparavant. Des changements qui prennent généralement des millions d'années se produisent maintenant en un siècle. Ce CO supplémentaire 2 -les données peuvent nous aider à comprendre l'avenir de notre planète. le phytane permet de remonter encore plus loin dans le temps que le Phanérozoïque, le plus ancien trouvé dans des échantillons vieux de deux milliards d'années.