Carbone radioactif rejeté dans l'atmosphère à partir de 20 ^e -siècle les essais de bombes nucléaires ont atteint les parties les plus profondes de l'océan, découvertes de nouvelles recherches.

Une nouvelle étude dans la revue AGU Lettres de recherche géophysique trouve la première preuve de carbone radioactif provenant d'essais de bombes nucléaires dans les tissus musculaires de crustacés qui habitent les fosses océaniques de la Terre, y compris la tranchée des Mariannes, abrite le point le plus profond de l'océan.

Les organismes à la surface des océans ont incorporé ce « carbone de bombe » dans les molécules qui composent leur corps depuis la fin des années 1950. La nouvelle étude révèle que les crustacés dans les fosses océaniques profondes se nourrissent de la matière organique de ces organismes lorsqu'elle tombe au fond de l'océan. Les résultats montrent que la pollution humaine peut rapidement entrer dans le réseau trophique et se frayer un chemin vers les profondeurs de l'océan, selon les auteurs de l'étude.

"Bien que la circulation océanique prenne des centaines d'années pour amener de l'eau contenant de la bombe [carbone] jusqu'à la tranchée la plus profonde, la chaîne alimentaire y parvient beaucoup plus rapidement, " a déclaré Ning Wang, géochimiste à l'Académie chinoise des sciences de Guangzhou, Chine, et auteur principal de la nouvelle étude.

« Il y a une interaction très forte entre la surface et le fond, en termes de systèmes biologiques, et les activités humaines peuvent affecter les biosystèmes jusqu'à 11, 000 mètres, nous devons donc faire attention à nos comportements futurs, " dit Weidong Sun, géochimiste à l'Académie chinoise des sciences de Qingdao, Chine, et co-auteur de la nouvelle étude. "Ce n'est pas prévu, mais c'est compréhensible, parce qu'il est contrôlé par la chaîne alimentaire."

Les résultats aident également les scientifiques à mieux comprendre comment les créatures se sont adaptées pour vivre dans l'environnement pauvre en nutriments de l'océan profond, selon les auteurs. Les crustacés qu'ils ont étudiés vivent pendant une durée inattendue en ayant des métabolismes extrêmement lents, que les auteurs soupçonnent d'être une adaptation à la vie dans cet environnement appauvri et dur.

Création de particules radioactives

Le carbone-14 est du carbone radioactif qui est créé naturellement lorsque les rayons cosmiques interagissent avec l'azote dans l'atmosphère. Le carbone 14 est beaucoup moins abondant que le carbone non radioactif, mais les scientifiques peuvent le détecter dans presque tous les organismes vivants et l'utiliser pour déterminer l'âge des échantillons archéologiques et géologiques.

Les essais d'armes thermonucléaires menés au cours des années 1950 et 1960 ont doublé la quantité de carbone 14 dans l'atmosphère lorsque les neutrons libérés par les bombes ont réagi avec l'azote dans l'air. Les niveaux de ce "carbone de bombe" ont culminé au milieu des années 1960, puis ont chuté lorsque les essais nucléaires atmosphériques se sont arrêtés. Dans les années 1990, les niveaux de carbone 14 dans l'atmosphère étaient tombés à environ 20 pour cent au-dessus de leurs niveaux de pré-test.

Ce carbone de bombe est rapidement tombé de l'atmosphère et s'est mélangé à la surface de l'océan. Les organismes marins qui ont vécu au cours des décennies qui ont suivi ont utilisé le carbone de la bombe pour construire des molécules dans leurs cellules, et les scientifiques ont constaté des niveaux élevés de carbone 14 dans les organismes marins peu de temps après le début des essais à la bombe.

La vie au fond de la mer

Les parties les plus profondes de l'océan sont les tranchées hadales, les zones où le fond de l'océan est à plus de 6 kilomètres (4 miles) sous la surface. Ces zones se forment lorsqu'une plaque tectonique s'enfonce sous une autre. Les créatures qui habitent ces tranchées ont dû s'adapter aux pressions intenses, grand froid, et le manque de lumière et de nutriments.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont voulu utiliser le carbone de la bombe comme traceur de matière organique dans les tranchées hadales pour mieux comprendre les organismes qui y vivent. Wang et ses collègues ont analysé des amphipodes collectés en 2017 dans le Mariana, Mussau, et les tranchées de la Nouvelle-Bretagne dans l'océan Pacifique tropical occidental, jusqu'à 11 kilomètres (7 miles) sous la surface. Les amphipodes sont un type de petit crustacé qui vit dans l'océan et se nourrit de charognards d'organismes morts ou de détritus marins.

Étonnamment, les chercheurs ont découvert que les niveaux de carbone 14 dans les tissus musculaires des amphipodes étaient beaucoup plus élevés que les niveaux de carbone 14 dans la matière organique trouvée dans les eaux profondes des océans. Ils ont ensuite analysé le contenu intestinal des amphipodes et ont découvert que ces niveaux correspondaient aux niveaux estimés de carbone 14 à partir d'échantillons de matière organique prélevés à la surface de l'océan Pacifique. Cela suggère que les amphipodes se nourrissent sélectivement de détritus de la surface de l'océan qui tombent au fond de l'océan.

S'adapter à l'environnement océanique profond

Les nouvelles découvertes permettent aux chercheurs de mieux comprendre la longévité des organismes qui habitent les tranchées hadales et comment ils se sont adaptés à cet environnement unique.

De façon intéressante, les chercheurs ont découvert que les amphipodes vivant dans ces tranchées deviennent plus gros et vivent plus longtemps que leurs homologues dans les eaux moins profondes. Les amphipodes qui vivent dans les eaux peu profondes vivent généralement moins de deux ans et atteignent une longueur moyenne de 20 millimètres (0,8 pouce). Mais les chercheurs ont trouvé dans les tranchées profondes des amphipodes âgés de plus de 10 ans et mesurant jusqu'à 91 millimètres (3,6 pouces) de long.

Les auteurs de l'étude soupçonnent que la grande taille et la longue durée de vie des amphipodes sont probablement les sous-produits de leur évolution pour vivre dans un environnement à basses températures, haute pression et un approvisionnement alimentaire limité. Ils soupçonnent que les animaux ont un métabolisme lent et un faible renouvellement cellulaire, ce qui leur permet de stocker de l'énergie pendant de longues périodes. La longue durée de vie suggère également que les polluants peuvent se bioaccumuler dans ces organismes inhabituels.

"Outre le fait que la matière provient principalement de la surface, la bioaccumulation liée à l'âge augmente également ces concentrations de polluants, apportant plus de menace à ces écosystèmes les plus reculés, " a dit Wang.

La nouvelle étude montre que les fosses océaniques profondes ne sont pas isolées des activités humaines, Rose Cory, un professeur agrégé de sciences de la terre et de l'environnement à l'Université du Michigan qui n'était pas impliqué dans la nouvelle recherche, dit dans un e-mail. La recherche montre qu'en utilisant du carbone « bombe », les scientifiques peuvent détecter l'empreinte de l'activité humaine dans les endroits les plus reculés, profondeurs les plus profondes de l'océan, elle a ajouté.

Les auteurs utilisent également du carbone « bombe » pour montrer que la principale source de nourriture pour ces organismes est le carbone produit à la surface de l'océan, plutôt que des sources plus locales de carbone déposé à partir des sédiments voisins, dit Cory. La nouvelle étude suggère également que les amphipodes dans les tranchées profondes se sont adaptés aux conditions difficiles dans les tranchées profondes, elle a ajouté.

"Ce qui est vraiment nouveau ici, ce n'est pas seulement que le carbone de l'océan de surface peut atteindre l'océan profond sur des échelles de temps relativement courtes, mais que le « jeune » carbone produit à la surface de l'océan alimente, ou entretenir, la vie dans les tranchées les plus profondes, " dit Cory.