Le pergélisol dans le sol et les hydrates de méthane au fond de l'océan sont de grands réservoirs de carbone ancien. À mesure que les températures du sol et des océans augmentent, les réservoirs ont le potentiel de se briser, libérant d'énormes quantités de méthane, un puissant gaz à effet de serre. Mais ce méthane se rendrait-il réellement dans l'atmosphère ?

Des chercheurs de l'Université de Rochester, dont Michael Dyonisius, un étudiant diplômé du laboratoire de Vasilii Petrenko, professeur de sciences de la terre et de l'environnement - et leurs collaborateurs ont étudié les émissions de méthane d'une période de l'histoire de la Terre en partie analogue au réchauffement de la Terre aujourd'hui. Leurs recherches, Publié dans Science , indique que même si du méthane est libéré de ces grandes réserves naturelles en réponse au réchauffement, très peu atteint réellement l'atmosphère.

"L'un de nos points à retenir est que nous devons être plus préoccupés par les émissions anthropiques - celles provenant des activités humaines - que par les rétroactions naturelles, " dit Dyonisius.

Que sont les hydrates de méthane et le pergélisol ?

Quand les plantes meurent, ils se décomposent en matière organique carbonée dans le sol. Dans des conditions extrêmement froides, le carbone de la matière organique gèle et se retrouve piégé au lieu d'être émis dans l'atmosphère. Cela forme du pergélisol, sol qui a été continuellement gelé, même pendant l'été, pendant plus d'un an. Le pergélisol se trouve principalement sur terre, principalement en Sibérie, Alaska, et du Nord canadien.

Avec le carbone organique, il y a aussi une abondance de glace d'eau dans le pergélisol. Lorsque le pergélisol dégèle lorsque les températures augmentent, la glace fond et le sol sous-jacent devient gorgé d'eau, aider à créer des conditions à faible teneur en oxygène - l'environnement parfait pour que les microbes du sol consomment le carbone et produisent du méthane.

Les hydrates de méthane, d'autre part, se trouvent principalement dans les sédiments océaniques le long des marges continentales. Dans les hydrates de méthane, des cages de molécules d'eau emprisonnent les molécules de méthane à l'intérieur. Les hydrates de méthane ne peuvent se former que sous des pressions élevées et des températures basses, ils se trouvent donc principalement au fond de l'océan. Si la température des océans augmente, il en sera de même de la température des sédiments océaniques où se trouvent les hydrates de méthane. Les hydrates vont alors se déstabiliser, tomber en morceaux, et libère le méthane.

"Si même une fraction de cela se déstabilise rapidement et que le méthane est transféré dans l'atmosphère, nous aurions un énorme impact sur l'effet de serre parce que le méthane est un gaz à effet de serre tellement puissant, ", dit Petrenko. "Le problème est vraiment lié à la libération d'une quantité vraiment massive de carbone de ces stocks dans l'atmosphère alors que le climat continue de se réchauffer."

Collecte de données à partir de carottes de glace

Afin de déterminer la quantité de méthane provenant d'anciens gisements de carbone pourrait être rejetée dans l'atmosphère dans des conditions de réchauffement, Dyonisius et ses collègues se sont tournés vers des modèles du passé de la Terre. Ils ont foré et collecté des carottes de glace du glacier Taylor en Antarctique. Les échantillons de carottes de glace agissent comme des capsules temporelles :elles contiennent de minuscules 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 Dyonisius se sont concentrées sur la mesure de la composition de l'air depuis la dernière déglaciation de la Terre, 8, 000-15, il y a 000 ans.

"La période de temps est un analogue partiel à aujourd'hui, quand la Terre est passée d'un état froid à un état plus chaud, " dit Dyonisius. " Mais lors de la dernière déglaciation, le changement était naturel. Maintenant, le changement est entraîné par l'activité humaine, et nous passons d'un état chaud à un état encore plus chaud."

Analyser l'isotope carbone-14 du méthane dans les échantillons, le groupe a découvert que les émissions de méthane des anciens réservoirs de carbone étaient faibles. Ainsi, conclut Dionisius, "la probabilité que ces anciens réservoirs de carbone se déstabilisent et créent un grand retour de réchauffement positif de nos jours est également faible."

Dyonisius et ses collaborateurs ont également conclu que le méthane libéré n'atteint pas l'atmosphère en grande quantité. Les chercheurs pensent que cela est dû à plusieurs "tampons" naturels.

Les tampons protègent contre le rejet dans l'atmosphère

Dans le cas des hydrates de méthane, si le méthane est libéré dans l'océan profond, la plus grande partie est dissoute et oxydée par les microbes océaniques avant même d'atteindre l'atmosphère. Si le méthane du pergélisol se forme suffisamment profondément dans le sol, il peut être oxydé par des bactéries qui mangent le méthane, ou le carbone dans le pergélisol peut ne jamais se transformer en méthane et peut à la place être libéré sous forme de dioxyde de carbone.

"Il semble que les tampons naturels en place garantissent qu'il n'y a pas beaucoup de méthane qui est libéré, " dit Petrenko.

Les données montrent également que les émissions de méthane des zones humides ont augmenté en réponse au changement climatique au cours de la dernière déglaciation, et il est probable que les émissions des zones humides augmenteront à mesure que le monde continue de se réchauffer aujourd'hui.

Toutefois, Petrenko dit, « les émissions anthropiques de méthane sont actuellement plus importantes que les émissions des zones humides d'un facteur d'environ deux, et nos données montrent que nous n'avons pas besoin de nous préoccuper autant des rejets importants de méthane des grands réservoirs de carbone en réponse au réchauffement futur ; nous devrions être plus préoccupés par le méthane libéré par les activités humaines. »