Ce n'est un secret pour personne que d'énormes tempêtes de poussière dans le désert du Sahara recouvrent parfois l'océan Atlantique Nord de fer, mais il s'avère que ces couvertures naturelles ne sont pas les seules choses à éternuer. Le fer libéré par les activités humaines contribue jusqu'à 80 pour cent du fer tombant à la surface de l'océan, même dans l'océan Atlantique Nord poussiéreux, et est probablement sous-estimé dans le monde entier, selon une nouvelle étude en Communication Nature .

"Les gens ne s'en rendent même pas compte, " a déclaré l'auteur principal, le Dr Tim Conway, Professeur assistant à l'USF College of Marine Science, "Mais nous avons déjà fait une sorte d'expérience de fertilisation en fer depuis de nombreuses décennies."

Brûler des combustibles fossiles, biocarburants, et les forêts libèrent toutes du fer, qui peut être transporté sous forme d'aérosol sur de grandes distances depuis la terre jusqu'aux entrailles de l'Atlantique Nord et au-delà. Mais les aérosols de fer d'origine humaine étaient presque impossibles à voir dans les données, jusqu'à présent. L'équipe a utilisé les rapports isotopiques du fer dans l'atmosphère pour déterminer si le fer provenait de la poussière du désert saharien ou de sources humaines telles que les voitures, la combustion, ou des incendies.

Un nouveau traceur pour le fer d'origine humaine

« Malgré de nombreuses recherches, la chimie du fer est encore une sorte de boîte noire dans l'océan, " dit Conway. Fer, un oligo-élément, se trouve en quantités extrêmement faibles dans l'océan; un litre d'eau de mer contient 35 grammes de sel mais seulement environ un milliardième de gramme de fer. Cela le rend très difficile à mesurer. Le fer est également difficile à échantillonner sans risque de contamination, surtout si vous travaillez sur un navire rouillé.

Essayer d'établir combien de fer atmosphérique atterrit et se dissout dans l'océan présente encore plus de défis, avec des orages, saisons, et l'utilisation des terres change tous la quantité de poussière soufflée des continents. La digestion des particules de poussière en laboratoire pour voir combien de fer se dissout est également problématique, et a conduit à des estimations du fer qui se dissout lorsqu'il frappe l'océan allant de 0 à 100 pour cent.

La présente étude aborde certains de ces mystères qui demeurent dans la chimie du fer, porter notre compréhension de l'approvisionnement en fer atmosphérique dans les océans à un niveau supérieur.

Conway et ses collègues ont analysé des échantillons d'aérosols collectés lors de croisières de recherche dans l'Atlantique Nord en 2010 et 2011 à bord du R/V Knorr. Les croisières faisaient partie de GEOTRACES, un programme de recherche mondial coordonné de 35 pays pour étudier les métaux traces et leurs isotopes dans l'océan.

Des échantillons ont été prélevés dans une zone au large de l'Afrique de l'Ouest connue pour collecter la poussière des tempêtes de poussière sahariennes, et les autres ont été emmenés au large des côtes de la Nouvelle-Angleterre et de l'Europe où la pollution d'origine humaine devrait être plus importante. L'équipe a ensuite mesuré les rapports isotopiques du fer dans les échantillons afin de déterminer si le fer provenait d'une source naturelle ou humaine.

Les rapports isotopiques du fer (56Fe/54Fe) peuvent changer en réponse aux réactions chimiques, ainsi, les processus induits par l'homme, comme la combustion de combustibles fossiles, libèrent du fer avec une « signature » isotopique différente de celle du fer dérivé de matériaux naturels. On supposait auparavant que les particules de poussière sahariennes avaient un rapport qui ressemblait à la croûte continentale moyenne, et Conway a suggéré que lorsque les particules de poussière sahariennes frappent l'océan, le fer qui se dissout interagit avec les molécules organiques qui se lient au 56Fe plus lourd.

"Nous avons mené cette recherche pour étudier cette idée et nous nous attendions à voir des signaux continentaux ou peut-être des isotopes plus lourds dans les échantillons des trois régions, " a déclaré Conway. "Ce que nous avons trouvé était assez fou et très léger. On ne s'attendait pas du tout à ça, " a déclaré Conway.

Le fer de l'air saharien faisait en effet le poids de la croûte continentale, mais était beaucoup plus lourd que les échantillons d'Amérique du Nord et d'Europe, qui étaient chargés de briquet (plus de 54Fe), du fer d'origine humaine, pas du fer du Sahara.

"Le fait que nous ayons trouvé du fer d'origine humaine dans l'Atlantique Nord poussiéreux montre à quel point ce traceur est efficace pour le fer anthropique, " a déclaré Conway.

Prochain, ils ont utilisé les travaux de traçage des isotopes du fer pour améliorer les modèles utilisés pour prédire la quantité de poussière qui tombe sur l'océan mondial, et ont pu montrer que le fer provenant de l'apport humain est beaucoup plus important qu'on ne le pensait auparavant.

Implications pour le changement climatique

Depuis les années 1990, des scientifiques ont proposé l'idée de fertiliser l'eau avec du fer libéré par les navires pour accélérer la croissance du phytoplancton. La pensée va comme ceci:

Le fer est un micronutriment vital dont le phytoplancton a besoin pour se développer, mais il est généralement rare dans l'océan. Lorsqu'il est disponible via une tempête de poussière ou une autre source, le phytoplancton absorbe le dioxyde de carbone lors de la photosynthèse à la surface de l'océan. Quand ils meurent et coulent au fond de l'océan, ils emportent le carbone avec eux, agissant effectivement comme un « puits de carbone ». Ajoutons donc plus de fer pour diminuer le dioxyde de carbone du changement climatique, disent les passionnés de géo-ingénierie.

Cet exercice de géo-ingénierie est encore très débattu aujourd'hui, et l'étude de Conway et de son équipe ajoute de l'huile sur le feu avec une tournure inattendue.

"Il semble que nous ayons déjà fertilisé l'océan. Nous ne pouvions tout simplement pas le quantifier, " Conway a dit, bien que les scientifiques aient une intuition sur l'apport de fer humain depuis le milieu des années 2000.

"Nous avons complètement changé le système, " il a dit, et ajoutent régulièrement du fer à l'océan lors de l'abattage des forêts ou de la conduite de voitures. Ironiquement, en raison de la façon dont le fer fonctionne, il est donc possible que ces sources humaines de fer dans l'océan aient en fait agi pour atténuer le changement climatique.

"Nous n'en connaissons pas encore l'ampleur mais c'est une déclaration juste, " a déclaré Conway.