Nous pouvons probablement tous convenir que la mer profonde n'est pas en feu.

Mais le carbonisé, la suie poudreuse résultant de la combustion de choses comme les forêts ou les combustibles fossiles constitue une partie importante du carbone dissous dans l'océan. Alors comment diable cette suie, que les scientifiques appellent le noir de carbone, y arriver ?

Grâce au charbon de bois trouvé dans les archives fossiles, les scientifiques savent que les incendies de forêt se produisent depuis des millions d'années, depuis l'apparition des premiers arbres. La suie qui reste (le noir de carbone) représente environ 10 % de tout le carbone du sol terrestre, et jusqu'à récemment, les scientifiques pensaient que les rivières l'emportaient dans l'océan.

Aron Stubbins, professeur agrégé de sciences marines et environnementales à Northeastern, s'est associé à un groupe de chercheurs qui ont testé l'idée établie de longue date selon laquelle les rivières finissent par transporter du noir de carbone dans l'océan.

Les conclusions de l'équipe, Publié dans Communication Nature , montrent que le noir de carbone dissous trouvé dans les rivières ne correspond pas aux lectures de carbone noir vivant dans l'océan.

La présente étude fait suite à la recherche que Stubbins a menée en 2012, qui a révélé que si le carbone noir dans l'océan est exposé à la lumière du soleil, il peut se transformer rapidement en dioxyde de carbone, qui joue un rôle important dans le contrôle du climat de la Terre en piégeant la chaleur. C'est l'une des raisons pour lesquelles il est important de savoir ce qu'il advient du noir de carbone dès le départ, comme restes d'omble sur terre, jusqu'à ce qu'il atteigne l'océan, dit Stubbins.

"C'est beaucoup de carbone, " dit Stubbins, qui est également professeur agrégé de chimie et de biologie chimique, et génie civil et environnemental à Northeastern. "Nous voulons comprendre comment il cycle pour comprendre s'il finira un jour dans l'atmosphère sous forme de dioxyde de carbone."

Le travail de l'équipe au large des côtes de Savannah, Géorgie, avait déjà fait allusion à des différences entre le carbone noir dans les rivières et l'océan en 2017. Maintenant, l'idée était de tester le noir de carbone dissous dans les rivières et les océans à l'échelle mondiale, dit Stubbins. Pour faire ça, ils auraient besoin de tester les eaux loin au large, et aussi profond que possible.

L'équipe a échantillonné les océans Pacifique Nord et Atlantique Nord, et était dirigé par Sasha Wagner, un ancien chercheur postdoctoral à Northeastern qui est maintenant professeur adjoint de sciences de la terre et de l'environnement à l'Institut polytechnique Rensselaer à Troy, New York. L'analyse a également inclus l'Amazonie, le Congo, et d'autres grands fleuves.

Près de la surface et à plusieurs profondeurs, l'équipe a sondé de l'eau océanique presque pure, dit Stubbins. Si vous plongez à 3000 mètres de profondeur (environ 2 miles) dans les eaux d'Hawaï, par exemple, vous nagerez dans une eau qui n'a pas vu la surface de l'océan depuis des centaines d'années. Cette même eau n'a pas été près de la terre depuis encore plus longtemps.

"Quand nous sommes allés au carbone noir dans tous ces échantillons d'océans [à différentes profondeurs], nous avons constaté qu'ils avaient une signature assez cohérente les uns avec les autres, " dit Stubbins. "Mais ils étaient vraiment différents des échantillons d'eau de rivière."

Repérer ces différences était possible avec l'analyse des isotopes stables du carbone, formes non radioactives du même atome qui ont un nombre différent de neutrons mais les mêmes propriétés chimiques.

Les isotopes stables du carbone peuvent être utilisés pour tracer des choses trouvées dans la nature, comme le noir de carbone, revenir à leurs origines. Sur terre, les plantes marquent les particules de carbone avec une signature isotopique différente de celle du phytoplancton dans l'océan. Lorsque le dioxyde de carbone est absorbé par l'air et pénètre dans les plantes terrestres, ils intègrent le carbone-12, le carbone le plus abondant sur Terre, plus efficace que le carbone-13.

"Essentiellement, le C-13 est un peu plus gros, un peu plus lourd, un peu plus lent, " Dit Stubbins. " Alors, ça se fractionne, et il est laissé pour compte."

Mais le phytoplancton ne discrimine pas autant le neutron supplémentaire dans le carbone-13, qui est un isotope stable beaucoup moins abondant. C'est pourquoi le carbone du phytoplancton et les choses qui les mangent dans l'océan ont une teneur légèrement plus élevée en isotopes du carbone-13 que les arbres (et les choses qui les mangent) sur terre, dit Stubbins. Analyse de cette abondance relative, il dit, peut déterminer si le carbone noir a été produit par les arbres ou le phytoplancton.

"En regardant les isotopes du carbone noir, nous avons constaté que le carbone noir dans les océans ne provient pas de la même source que le carbone noir dans les rivières, " il dit.

C'est un mystère inattendu des profondeurs marines :d'où vient le carbone noir dissous dans l'océan ?

"Parce que nous savons que l'océan ne brûle pas très régulièrement, " Stubbins ironise.

L'étape suivante, il dit, pourrait se concentrer sur l'appariement du noir de carbone océanique avec les signatures isotopiques d'autres particules atmosphériques, ou penser à d'autres façons dont ce carbone pourrait se retrouver dans ces eaux.

"Le fond de l'océan contient de grandes réserves de carbone organique qui ont peut-être été traitées différemment dans le passé, " dit-il. " Peut-être que quelque part là-dedans il y a un indice pour la source de ce matériel. "