Les techniques géologiques récemment développées aident à découvrir les enregistrements climatiques les plus précis et à haute résolution à ce jour, selon une nouvelle étude. La recherche révèle que la pratique standard consistant à utiliser des coraux modernes et fossiles pour mesurer les températures de surface de la mer n'est peut-être pas aussi simple qu'on le pensait à l'origine. En combinant techniques microscopiques à haute résolution et modélisation géochimique, les chercheurs utilisent l'histoire de la formation des squelettes de coraux de Porites pour affiner les enregistrements utilisés pour faire des prévisions climatiques mondiales.

Les nouveaux résultats sont rapportés dans le journal Frontières en sciences marines .

Depuis plus de 500 millions d'années, les coraux ont suivi passivement l'évolution de la température de la surface de la mer en enregistrant le rapport des isotopes du calcium aux isotopes du strontium et de l'oxygène dans leurs squelettes, les chercheurs ont dit. Les squelettes coralliens, qui sont constitués de minéraux de carbonate de calcium, forment des couches comme des cernes d'arbres qui contiennent des quantités accrues de strontium et l'isotope plus léger de l'oxygène pendant la saison plus chaude. Les climatologues profitent de ce processus pour suivre la température de surface de la mer au fil du temps.

Cependant, cette technique de suivi du climat n'est pas sans défauts, a déclaré Bruce Fouke, professeur de géologie et de microbiologie à l'Université de l'Illinois, qui a dirigé la nouvelle recherche.

« Nous pouvons comparer les enregistrements de température de surface de la mer à base de coraux à des enregistrements effectués à l'aide de sondes de température, " Fouke a dit, "Remarquablement, les enregistrements de coraux sont exacts la plupart du temps, mais il y a des cas où les mesures ont été décalées jusqu'à neuf degrés Celsius, et cela doit être rectifié."

Pour faire grandir leurs squelettes, les polypes coralliens déposent de l'aragonite. Cependant, le minéral cristallise également à partir de l'eau de mer, les chercheurs ont dit, et cela peut causer des problèmes lors de l'analyse de la chimie originale du squelette de corail. Au fur et à mesure que l'eau de mer s'écoule à travers la structure poreuse du corail, il dépose de l'aragonite nouvellement cristallisée sur les squelettes. Cette nouvelle aragonite, qui peut enregistrer une température de surface de la mer différente, modifie la chimie squelettique d'origine par un processus appelé diagenèse, dit Fouke.

"Il est difficile de distinguer l'aragonite diagénétique du squelette de corail d'origine sans utiliser des microscopes puissants, " a déclaré Kyle Fouke, un étudiant de premier cycle de l'Université de Bucknell, Carl R. Woese Institute for Genomic Biology affilié et co-auteur de l'étude. « Il est également difficile de savoir exactement quand l'altération diagénétique a eu lieu - des jours ou des décennies après la formation des squelettes. À moins que vous n'utilisiez les techniques de microscopie les plus récentes pour sélectionner vos échantillons, vous pourriez collecter et mesurer un mélange de deux enregistrements de température très différents."

Pour tester cela, l'équipe a collecté des carottes de forage sur les squelettes de têtes de corail Porites vivantes à une profondeur d'eau de 10 à 100 pieds sur la grande barrière de corail au large des côtes australiennes. Ces grosses têtes de corail atteignent près de 10 pieds de diamètre, et certains ont grandi pendant des centaines d'années.

« Sur la base de nos analyses, nous voyons que les parties les plus anciennes des têtes de corail poussant dans des eaux de mer plus profondes contiennent une concentration plus élevée d'aragonite diagénétique, ", a déclaré Kyle Fouke.

« En utilisant un large éventail de lumière, techniques de microscopie électronique et à rayons X - mises à disposition sous la direction du co-auteur de l'étude Mayandi Sivaguru, directeur associé au Carl R. Woese Institute for Genomic Biology Microscopy Core à l'U. of I. - nous avons pu clairement différencier le squelette d'origine de l'aragonite diagénétique, lorsqu'il est présent, " a déclaré Lauren Todorov, un étudiant de premier cycle en biologie moléculaire et cellulaire et co-auteur de l'étude.

En utilisant ces techniques, l'équipe a découvert une multitude d'histoires différentes de cristallisation de l'aragonite, allant des variations saisonnières de la croissance squelettique à des processus à plus petite échelle qui pourraient se produire selon des cycles quotidiens, voire horaires.

En prenant les mesures supplémentaires pour régler le calendrier relatif entre la cristallisation squelettique et diagénétique de l'aragonite, l'équipe a intégré ses données avec des modèles de mélange chimique pour le calcium, isotopes du strontium et de l'oxygène à partir d'études géochimiques de Porites de Papouasie-Nouvelle-Guinée. De là, l'équipe a créé le premier facteur de correction fiable et reproductible qui détermine l'ampleur de l'erreur que l'altération diagénétique peut placer sur les mesures de la température de la surface de la mer.

"En outre, parce que cela a été réalisé en utilisant le minéral carbonaté aragonite, qui est omniprésent parmi la vie marine, ce même facteur de correction peut être utilisé avec d'autres créatures marines qui sécrètent des squelettes et des coquillages carbonatés, ", a déclaré Bruce Fouke.

Les enregistrements de température de surface de la mer dérivés de la chimie du squelette corallien sont l'étalon-or pour des reconstructions climatiques précises et des prévisions futures, les chercheurs ont dit, et cette nouvelle perspective ne fait que renforcer cet outil.