Alors que l'inquiétude grandit au sujet du changement climatique induit par l'homme, de nombreux scientifiques se penchent sur l'histoire de la Terre pour découvrir des événements qui peuvent faire la lumière sur les changements qui se produisent aujourd'hui. Analyser comment le système climatique de la planète a changé dans le passé améliore notre compréhension de la façon dont il pourrait se comporter à l'avenir.

Il est maintenant clair à partir de ces études que les événements de réchauffement brutal sont intégrés dans le système climatique de la Terre. Ils se sont produits lorsque des perturbations du stockage du carbone à la surface de la Terre ont libéré des gaz à effet de serre dans l'atmosphère. L'un des grands défis pour les climatologues comme moi est de déterminer d'où venaient ces rejets avant la présence des humains, et ce qui les a déclenchés. Surtout, nous voulons savoir si un tel événement pourrait se reproduire.

Dans une étude récemment publiée, mes collègues Katie Harazin, Nadine Krupinski et moi avons découvert qu'à la fin de la dernière ère glaciaire, à peu près 20, il y a 000 ans, le dioxyde de carbone a été libéré dans l'océan à partir de réservoirs géologiques situés au fond de la mer lorsque les océans ont commencé à se réchauffer.

Cette découverte est un changeur de jeu potentiel. Les réservoirs naturels de carbone dans l'océan moderne pourraient être à nouveau perturbés, avec des effets potentiellement graves sur les océans et le climat de la Terre.

Le passé est un prologue

L'un des exemples les plus connus d'un réchauffement rapide causé par la libération de carbone géologique est le maximum thermique paléocène-éocène, ou PETM, un réchauffement climatique majeur qui s'est produit il y a environ 55 millions d'années. Pendant le PETM, la Terre s'est réchauffée de 9 à 16 degrés Fahrenheit (5 à 9 degrés Celsius) en environ 10, 000 ans.

Les climatologues considèrent maintenant le PETM comme un analogue des changements environnementaux qui se produisent aujourd'hui. Le PETM s'est déroulé sur une plus longue période et sans implication humaine, mais cela montre qu'il existe une instabilité inhérente au système climatique si le carbone des réservoirs géologiques est libéré rapidement.

Les scientifiques savent également que les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ont augmenté rapidement à la fin de chacune des périodes glaciaires du Pléistocène supérieur, contribuer à réchauffer le climat. Lors du dernier épisode de réchauffement, 17, il y a 000 ans, la Terre s'est réchauffée de 9 à 13 degrés Fahrenheit (5 à 7 degrés Celsius).

Cependant, des centaines d'études scientifiques n'ont pas réussi à établir la cause de l'augmentation rapide du dioxyde de carbone qui a mis fin à chaque période glaciaire. Les chercheurs s'accordent à dire que l'océan doit être impliqué car il agit comme un grand condensateur au carbone, régulation de la quantité de carbone qui réside dans l'atmosphère. Mais ils sont toujours à la recherche d'indices pour comprendre ce qui influence la quantité de carbone dans l'océan lors de changements climatiques brusques.

Lacs au fond de l'océan

Au cours des deux dernières décennies, les océanographes ont découvert qu'il existe des réservoirs de dioxyde de carbone liquide et solide qui s'accumulent au fond de l'océan, dans les roches et les sédiments en marge des cheminées hydrothermales actives. Sur ces sites, le magma volcanique de l'intérieur de la Terre rencontre de l'eau surchauffée, produisant des panaches de fluides riches en dioxyde de carbone qui filtrent à travers les crevasses de la croûte terrestre, migrer vers la surface.

Lorsqu'un panache de ce fluide rencontre de l'eau de mer froide, le dioxyde de carbone peut se solidifier en une forme appelée hydrate. L'hydrate forme un bouchon qui piège le dioxyde de carbone dans les roches et les sédiments et l'empêche de pénétrer dans l'océan. Mais à des températures supérieures à environ 48 degrés Fahrenheit (9 degrés Celsius), l'hydrate va fondre, libérant du dioxyde de carbone liquide ou gazeux flottant directement dans l'eau sus-jacente.

Les scientifiques ont jusqu'à présent documenté des réservoirs de dioxyde de carbone liquide et hydraté dans le Pacifique occidental près de Taïwan et dans la mer Égée. Dans les eaux moins profondes, où les températures océaniques sont plus chaudes et la pression plus faible, des chercheurs ont observé du dioxyde de carbone pur émanant directement des sédiments sous forme de gaz et remontant à la surface de l'océan.

Un joker climatique

Ces découvertes modifient la compréhension qu'ont les scientifiques du système de carbone marin. Les climatologues n'ont pas inclus les réservoirs de carbone des grands fonds dans les modèles actuels qui explorent les impacts potentiels du réchauffement futur, car on sait peu de choses sur la taille et la distribution de ces sources de carbone.

En réalité, il n'y a pratiquement aucune donnée qui documente la quantité de dioxyde de carbone actuellement rejetée par ces réservoirs dans l'océan. Cela rend l'histoire géologique d'une importance critique :elle confirme que ces types de réservoirs ont la capacité de libérer de grandes quantités de carbone lorsqu'ils sont perturbés.

Des réservoirs de carbone analogues ont également été identifiés dans des environnements terrestres. En 1979, Le volcan indonésien Dieng a étouffé 142 personnes en libérant du dioxyde de carbone presque pur. En 1986, un réservoir de dioxyde de carbone au fond du lac Nyos au Cameroun est entré en éruption, tuer 1, 700 villageois locaux et des centaines d'animaux.

Le dioxyde de carbone s'échappe également autour de Mammoth Mountain, Californie, à des endroits où le magma monte à travers la croûte terrestre et s'arrête à de faibles profondeurs. De fortes concentrations de dioxyde de carbone dans le sol ont tué plus de 100 acres d'arbres. Les scientifiques s'efforcent d'identifier et de caractériser d'autres sites terrestres où de tels rejets pourraient se produire.

Il est beaucoup plus difficile de quantifier le dioxyde de carbone stocké dans les réservoirs océaniques. De vastes régions du fond marin contiennent des sites de volcanisme actif et de ventilation hydrothermale, mais les scientifiques ne savent pratiquement rien sur la quantité de dioxyde de carbone qui s'accumule dans les roches et les sédiments environnants. À mon avis, il est urgent d'étudier les milieux marins où le dioxyde de carbone est susceptible de s'accumuler, et ensuite évaluer leur sensibilité à la déstabilisation.

Le réchauffement des océans, risque croissant

Ce n'est pas une entreprise qui devrait être différée. Les océans de la Terre se réchauffent rapidement, et les modèles climatiques prévoient qu'ils se réchaufferont le plus rapidement près des pôles, où se forment des courants profonds qui transportent les eaux de réchauffement vers le bas depuis la surface.

Alors que ces eaux chaudes s'enfoncent dans l'intérieur de l'océan, ils transportent l'excès de chaleur vers des sites où des réservoirs de dioxyde de carbone peuvent se former. Ces eaux plus chaudes finiront par déstabiliser les joints d'hydrate qui retiennent le dioxyde de carbone liquide.

L'un de ces réservoirs se trouve dans le Pacifique occidental à l'ouest de la fosse d'Okinawa dans la mer de Chine orientale. La température des eaux du fond à cet endroit est de 37 à 39 degrés Fahrenheit (3 à 4 degrés Celsius), ce qui signifie que le capuchon d'hydrate est à environ 4-5 degrés Celsius de son point de fusion.

Surtout, des fluides hydrothermaux chauds montent du dessous du réservoir de dioxyde de carbone vers la surface. Alors que les océans continuent de se réchauffer, la différence de température entre les eaux océaniques froides et les fluides hydrothermaux plus chauds diminuera. Cela entraînera l'amincissement de l'hydrate, potentiellement à un point où il n'empêchera plus le dioxyde de carbone liquide de s'échapper.

À ce jour, aucune recherche n'a été menée pour évaluer si ces réservoirs océaniques de dioxyde de carbone sont vulnérables à la hausse des températures océaniques. Mais les archives préhistoriques de la Terre démontrent clairement que les réservoirs géologiques peuvent être déstabilisés - et que lorsqu'ils le sont, elle conduit à des augmentations rapides du dioxyde de carbone atmosphérique et au réchauffement de la planète. À mon avis, cela représente un risque inconnu important qui ne peut être ignoré.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.