2 -lier les carbonates et les fossiles carbonés de manière totalement indépendante des autres paramètres. En tant que nouveau type de géothermomètre, le dispositif de mesure basé sur la spectroscopie laser est important pour les disciplines scientifiques qui étudient, par exemple, conditions climatiques dans l'histoire de la Terre. Il a été développé par une équipe de recherche franco-allemande, avec des contributions substantielles de physiciens de l'environnement à l'Université de Heidelberg.
La science étudie la distribution des éléments constitutifs atomiques du dioxyde de carbone afin de mieux comprendre les cycles géochimiques et biogéochimiques clés ainsi que les processus climatiques sur notre planète. Les connaissances sur les phases froides glaciaires et interglaciaires chaudes de l'histoire de la Terre reposent en grande partie sur cette méthodologie. L'analyse de la distribution isotopique du dioxyde de carbone est également utilisée pour les carbonates dans lesquels le CO 2 est minéralisé. Une nouvelle approche consiste à examiner la distribution isotopique entre différentes variantes d'une même molécule, variantes moléculaires particulièrement rares.
Ce n'est que ces dernières années qu'il est devenu possible de mesurer la composition atomique du CO 2 et carbonate par spectroscopie de masse de haute précision, de telle sorte que la température de formation du carbonate peut être directement déduite de l'abondance relative à laquelle de multiples variantes d'une molécule se produisent. En équilibre thermodynamique, la répartition des isotopes entre les différentes variantes dépend uniquement de la température et n'est pas influencée par d'autres paramètres. « Cette méthode s'est donc avérée être un thermomètre physique particulièrement robuste et unique en géophysique et en recherche climatique, " déclare le Dr Tobias Kluge, qui étudie la physique des isotopologues à l'Institut de physique de l'environnement de l'Université de Heidelberg.
Pour quantifier le CO rare 2 variantes avec la plus grande précision—supérieure à 1 sur 20, 000—l'équipe franco-allemande a utilisé pour la première fois un laser infrarouge, que le Dr Kluge qualifie de percée technique fondamentale. Dans une étude pilote de différents systèmes hydrothermaux de la fosse du Rhin supérieur, les scientifiques ont utilisé leur nouvel instrument laser pour déterminer, sur la base du CO 2 , des températures correspondant généralement à celles des eaux souterraines locales. "Les températures mesurées étaient également cohérentes avec les résultats d'analyses simultanées par spectrométrie de masse, " explique l'auteur principal de l'étude, Ivan Prokhorov, qui a obtenu son doctorat à l'École supérieure de physique fondamentale de Heidelberg à Ruperto Carola et est maintenant à l'Institut national de métrologie d'Allemagne (PTB) à Braunschweig.
Selon le Dr Christof Janssen du Centre national de la recherche scientifique (CNRS) à Paris, cette avancée technologique pourrait bientôt dépasser la précision de la spectrométrie de masse et raccourcir considérablement les temps de mesure. Il devrait également prendre en charge les mesures sur le terrain à l'avenir. Un avantage particulier de l'instrument laser est son accès direct à la variable de température, explique le Dr Kluge. Juste en comparant la fréquence à laquelle les variantes moléculaires étudiées se produisent, la température du CO 2 peut être déterminé sans équivoque, alors que la spectrométrie de masse nécessite toujours des étalonnages et des mesures standard régulières. « Nous regardons déjà vers l'avenir et travaillons au développement de moyens de mesurer des variantes isotopiques encore plus rares et jusqu'à présent inaccessibles, permettant la mesure quantitative de processus biogéochimiques encore plus complexes, " ajoute le chercheur d'Heidelberg.
