L'océan joue un rôle majeur dans le cycle mondial du carbone. La force motrice vient du minuscule plancton qui produit du carbone organique par photosynthèse, comme les plantes sur terre.

Quand le plancton meurt ou est consommé, un ensemble de processus connus sous le nom de pompe à carbone biologique transporte des particules de carbone descendant de la surface vers les profondeurs de l'océan dans un processus connu sous le nom de chutes de neige marines. La naturaliste et écrivaine Rachel Carson l'a qualifiée de « chute de neige la plus prodigieuse sur Terre ».

Une partie de ce carbone est consommée par la vie marine, et une partie est chimiquement décomposée. Une grande partie est transportée vers les eaux profondes, où il peut rester pendant des centaines à des milliers d'années. Si les océans profonds ne stockaient pas autant de carbone, la Terre serait encore plus chaude qu'elle ne l'est aujourd'hui.

Dans une étude récente, J'ai travaillé avec des collègues des États-Unis, L'Australie et le Canada pour comprendre avec quelle efficacité la pompe biologique capte le carbone dans le cadre de cette chute de neige marine. Les efforts passés pour répondre à cette question ont souvent mesuré les chutes de neige marine à une profondeur de référence définie, tels que 450 pieds (150 mètres). En revanche, nous avons prêté une plus grande attention à la profondeur de ce qu'on appelle la zone euphotique. C'est la couche océanique proche de la surface, où suffisamment de lumière pénètre pour que la photosynthèse se produise.

Nous avons expliqué plus précisément à quelle profondeur la zone euphotique s'étend en utilisant des capteurs de chlorophylle, qui indiquent la présence de plancton. Cette approche a révélé que la zone ensoleillée s'étendait plus loin dans certaines régions de l'océan que dans d'autres. Compte tenu de ces nouvelles informations, nous estimons que la pompe biologique transporte deux fois plus de carbone piégeant la chaleur de la surface de l'océan qu'on ne le pensait auparavant.

Pourquoi est-ce important

Le phénomène de pompe biologique a lieu sur l'ensemble de l'océan. Cela signifie que même de petits changements dans son efficacité pourraient modifier considérablement les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique et, par conséquent, climat mondial.

De plus, la pénétration de la lumière varie selon les régions et les saisons dans les océans. Il est essentiel de comprendre ces différences afin que les océanographes puissent intégrer les processus biologiques dans de meilleurs modèles climatiques mondiaux.

Nous avons également examiné un autre phénomène océanique qui implique la plus grande migration animale sur Terre. C'est ce qu'on appelle la migration verticale journalière, et se produit dans le monde entier. Toutes les 24 heures, une vague massive de plancton et de poissons remonte de la zone crépusculaire pour se nourrir la nuit à la surface, puis redescendre vers des eaux plus sombres pendant la journée.

Les scientifiques pensent que ce processus déplace beaucoup de carbone de la surface vers les eaux plus profondes. Notre étude suggère que la quantité de carbone véhiculée par ces migrations quotidiennes doit également être mesurée à la même frontière où la lumière disparaît, afin que les scientifiques puissent comparer directement les chutes de neige marines à la migration active.

Comment nous l'avons fait

Pour cette étude, nous avons passé en revue les recherches antérieures sur la pompe biologique. Pour comparer les résultats, nous avons d'abord déterminé à quelle profondeur la région éclairée par le soleil s'étendait. Nous avons trouvé cette limite à la profondeur où il est devenu trop sombre pour voir plus de pigments de chlorophylle, qui marquent la présence de couches de phytoplancton marin. A travers les études, cette profondeur variait entre 100 et 550 pieds (30 à 170 mètres).

Prochain, nous avons estimé combien de carbone organique a coulé dans les eaux plus profondes dans ces études, et mesuré combien il restait de particules qui s'enfonçaient encore à 330 pieds (100 mètres) plus profondément dans la zone crépusculaire. De nombreuses créatures vivent et se nourrissent dans ces eaux profondes, y compris le poisson, calamar, vers et méduses. Certains d'entre eux consomment des particules de carbone qui coulent, réduire la quantité de neige marine.

La comparaison de ces deux chiffres nous a donné une estimation de l'efficacité avec laquelle la pompe biologique transportait le carbone dans les eaux profondes. Les études que nous avons examinées ont produit un large éventail de valeurs. Globalement, nous avons calculé que la pompe biologique captait deux fois plus de carbone que les études précédentes qui ne prenaient pas en compte la large gamme de profondeurs de pénétration de la lumière. Les schémas régionaux ont également changé :les zones à faible pénétration de la lumière représentaient un pourcentage plus élevé d'élimination du carbone que les zones à pénétration plus profonde de la lumière.

Ce qui n'est pas encore connu

Notre étude révèle que les scientifiques doivent utiliser une approche plus systématique pour définir les limites verticales de l'océan pour la production et la perte de carbone organique. Ce constat arrive à point nommé, parce que la communauté océanographique internationale réclame des études plus nombreuses et de meilleure qualité sur la pompe biologique à carbone et la zone de crépuscule océanique.

La zone crépusculaire pourrait être profondément affectée si les pays cherchaient à développer de nouvelles pêcheries pélagiques, exploiter le fond marin à la recherche de minéraux ou l'utiliser comme dépotoir pour les déchets. Les scientifiques forment un effort de collaboration appelé l'exploration conjointe du réseau océanique de la zone crépusculaire, ou JETZON, fixer des priorités de recherche, promouvoir les nouvelles technologies et mieux coordonner les études des zones crépusculaires.

Pour comparer ces études, les chercheurs ont besoin d'un ensemble commun de mesures. Pour la pompe à charbon biologique, nous devons mieux comprendre l'ampleur de ce flux de carbone, et avec quelle efficacité il est transporté dans des eaux plus profondes pour un stockage à long terme. Ces processus affecteront la façon dont la Terre réagit à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre et au réchauffement qu'elles provoquent.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.