Pour comprendre le cycle mondial du carbone, Le « carbone noir » – des molécules de carbone résistantes à la décomposition et altérées par l'exposition au feu ou à la combustion – a longtemps été présumé provenir de la terre et se diriger vers l'océan via les rivières et les ruisseaux. Une découverte inattendue publiée aujourd'hui dans Communication Nature remet en question cette hypothèse de longue date et introduit un nouveau mystère alléchant :si le noir de carbone océanique est significativement différent du noir de carbone trouvé dans les rivières, d'où vient-il?

"La signature du noir de carbone dissous océanique est très différente de celle du noir de carbone dissous fluvial, soulevant une foule de questions fondamentales, " a déclaré Sacha Wagner, un professeur adjoint de Rensselaer Polytechnic Institute en sciences de la terre et de l'environnement et auteur principal de la recherche. « Y a-t-il d'autres sources de noir de carbone dissous ? Est-il en train de se dégrader dans les rivières, séquestré dans les sédiments, ou altéré au point d'être méconnaissable avant qu'il n'atteigne l'océan ? Ce que nous avons mesuré est-il réellement dérivé du feu ? »

En remettant en cause l'origine du noir de carbone océanique, la recherche publiée dans Communication Nature compose en fait un puzzle que Wagner a exploré. La datation au radiocarbone montre que le carbone noir dissous dans les océans profonds peut atteindre 20, 000 ans, tandis que les calculs estiment que les rivières pourraient remplacer la totalité du carbone noir dissous océanique dans environ 500 ans. Si tant de carbone noir dissous s'est déplacé vers l'océan en aval, apparemment depuis des millénaires, pourquoi les chercheurs n'en trouvent-ils pas plus ?

En explorant de telles questions, Wagner a développé une nouvelle technique pour analyser le carbone noir. Les sources de noir de carbone ont traditionnellement été suivies à l'aide d'un rapport entre des proxys moléculaires. Mais, étant donné que le rapport est facilement modifié avec l'exposition au soleil, la méthode n'est pas fiable lorsqu'elle est utilisée dans des environnements aquatiques. La nouvelle approche de Wagner incorpore des isotopes du carbone - des variantes du carbone qui contiennent des nombres différents de neutrons - pour discerner différentes sources de carbone noir dissous. En effectuant une analyse des isotopes de carbone stables sur les molécules proxy individuelles, il devient possible de suivre les sources terrestres de carbone noir lorsqu'il se déplace des sols vers l'océan.

Dans ses recherches récemment publiées, Wagner a utilisé la technique pour poser une question générale, comparer des échantillons prélevés dans les océans Atlantique et Pacifique avec de grands fleuves dont l'Amazone, Mississippi, Congolais, et deux rivières arctiques.

Les résultats montrent que le carbone noir dissous océanique contient une proportion significativement plus élevée de carbone 13 (un isotope du carbone 12 qui a un neutron supplémentaire) que le carbone noir dissous trouvé dans les rivières mondiales.

"Les valeurs sont vraiment différentes, et bien que nous en soyons encore au tout début de l'utilisation de cette méthode, ce résultat nous dit que le carbone noir dans l'océan ne vient pas des rivières, " a déclaré Wagner. " Le carbone noir dissous dans les rivières n'atteint pas les océans, et cela soulève de nombreuses alternatives passionnantes que nous devrions explorer. »

"L'utilisation de rapports isotopiques pour discerner les origines distinctes du carbone noir des lacs et des cours d'eau de celui trouvé dans la mer a perturbé certaines croyances de longue date dans la communauté scientifique." dit Curt Breneman, doyen de la Rensselaer School of Science. "L'approche innovante de Sasha Wagner à cette question fascinante est un excellent exemple de la façon dont les membres du corps professoral de Rensselaer continuent de repousser les frontières de la science en posant des questions difficiles et en remettant en question le statu quo."