Le méthane est un puissant gaz à effet de serre et contribue largement au réchauffement climatique. Les émissions de méthane dans l'atmosphère ont augmenté d'environ 150 % au cours des trois derniers siècles, mais il a été difficile pour les chercheurs de déterminer exactement d'où proviennent ces émissions; des gaz piégeant la chaleur comme le méthane peuvent être émis naturellement, ainsi que de l'activité humaine.

Les chercheurs de l'Université de Rochester Benjamin Hmiel, un associé postdoctoral dans le laboratoire de Vasilii Petrenko, professeur de sciences de la terre et de l'environnement, et leurs collaborateurs, ont mesuré les niveaux de méthane dans d'anciens échantillons d'air et ont découvert que les scientifiques ont largement sous-estimé la quantité de méthane que les humains émettent dans l'atmosphère via les combustibles fossiles. Dans un article publié en La nature , les chercheurs indiquent que la réduction de l'utilisation des combustibles fossiles est un objectif clé dans la lutte contre le changement climatique.

"L'imposition de réglementations plus strictes sur les émissions de méthane à l'industrie des combustibles fossiles aura le potentiel de réduire le réchauffement climatique futur dans une plus grande mesure qu'on ne le pensait auparavant, " dit Hmiel.

Deux types de méthane

Le méthane est le deuxième plus grand contributeur anthropique - provenant de l'activité humaine - au réchauffement climatique, après le dioxyde de carbone. Mais, par rapport au dioxyde de carbone, ainsi que d'autres gaz piégeant la chaleur, le méthane a une durée de conservation relativement courte; il ne dure en moyenne que neuf ans dans l'atmosphère, tandis que le dioxyde de carbone, par exemple, peut persister dans l'atmosphère pendant environ un siècle. Cela fait du méthane une cible particulièrement appropriée pour réduire les niveaux d'émission dans un court laps de temps.

"Si nous arrêtions d'émettre tout le dioxyde de carbone aujourd'hui, des niveaux élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère persisteraient encore longtemps, " dit Hmiel. " Le méthane est important à étudier car si nous modifions nos émissions de méthane actuelles, ça va se refléter plus rapidement."

Le méthane émis dans l'atmosphère peut être classé en deux catégories, sur la base de sa signature de carbone-14, un isotope radioactif rare. Il y a du méthane fossile, qui a été séquestré pendant des millions d'années dans d'anciens gisements d'hydrocarbures et ne contient plus de carbone 14 car l'isotope s'est désintégré; et il y a du méthane biologique, qui est en contact avec les plantes et la faune à la surface de la planète et contient du carbone-14. Le méthane biologique peut être libéré naturellement à partir de sources telles que les zones humides ou via des sources anthropiques telles que les décharges, rizières, et le bétail. méthane fossile, qui est au centre de l'étude de Hmiel, peut être émis par des suintements géologiques naturels ou à la suite de l'extraction et de l'utilisation par l'homme de combustibles fossiles, y compris le pétrole, gaz, et charbon.

Les scientifiques sont en mesure de quantifier avec précision la quantité totale de méthane émise dans l'atmosphère chaque année, mais il est difficile de décomposer ce total en ses composantes individuelles :quelles portions proviennent de sources fossiles et lesquelles sont biologiques ? Quelle quantité de méthane est libérée naturellement et quelle quantité est libérée par l'activité humaine ?

"En tant que communauté scientifique, nous avons eu du mal à comprendre exactement combien de méthane nous, humains, émettons dans l'atmosphère, " dit Petrenko, un co-auteur de l'étude. « Nous savons que la composante des combustibles fossiles est l'une de nos plus grandes émissions de composants, mais il a été difficile de le déterminer car dans l'atmosphère d'aujourd'hui, les composantes naturelles et anthropiques des émissions fossiles se ressemblent, isotopiquement."

Se tourner vers le passé

Afin de séparer plus précisément les composants naturels et anthropiques, Hmiel et ses collègues se sont tournés vers le passé, en forant et en collectant des carottes de glace du Groenland. Les échantillons de carottes de glace agissent comme des capsules temporelles :elles contiennent des bulles d'air avec de petites quantités d'air ancien emprisonnées à l'intérieur. Les chercheurs utilisent une chambre de fusion pour extraire l'air ancien des bulles, puis étudient sa composition chimique.

Les recherches de Hmiel se sont concentrées sur la mesure de la composition de l'air du début du XVIIIe siècle - avant le début de la révolution industrielle - à nos jours. Les humains n'ont commencé à utiliser des combustibles fossiles en quantités importantes qu'au milieu du XIXe siècle. Mesurer les niveaux d'émission avant cette période permet aux chercheurs d'identifier les émissions naturelles en l'absence d'émissions de combustibles fossiles présentes dans l'atmosphère actuelle. Il n'y a aucune preuve suggérant que les émissions naturelles de méthane fossile puissent varier au cours de quelques siècles.

En mesurant les isotopes du carbone 14 dans l'air il y a plus de 200 ans, les chercheurs ont découvert que la quasi-totalité du méthane émis dans l'atmosphère était de nature biologique jusqu'en 1870 environ. C'est alors que la composante fossile a commencé à augmenter rapidement. Le moment coïncide avec une forte augmentation de l'utilisation des combustibles fossiles.

Les niveaux de méthane fossile naturellement libéré sont environ 10 fois inférieurs à ceux rapportés par les recherches précédentes. Compte tenu des émissions fossiles totales mesurées dans l'atmosphère aujourd'hui, Hmiel et ses collègues en déduisent que la composante fossile d'origine humaine est plus élevée que prévu – 25 à 40 % plus élevée, ils ont trouvé.

Implications du changement climatique

Les données ont des implications importantes pour la recherche sur le climat :si les émissions anthropiques de méthane représentent une plus grande partie du total, la réduction des émissions dues aux activités humaines telles que l'extraction et l'utilisation de combustibles fossiles aura un impact plus important sur la réduction du réchauffement climatique futur que les scientifiques ne le pensaient auparavant.

A Hmiel, c'est en fait une bonne nouvelle. "Je ne veux pas être trop désespéré là-dessus parce que mes données ont une implication positive :la plupart des émissions de méthane sont anthropiques, donc nous avons plus de contrôle. Si nous pouvons réduire nos émissions, ça va avoir plus d'impact."