Les océans couvrent près des trois quarts du globe, Pourtant, on sait peu de choses sur la façon dont les gaz et les aérosols produits par les microbes océaniques affectent le temps et le climat, ou comment la pollution d'origine humaine pourrait influencer ce processus. Maintenant, les scientifiques rapportent qu'ils ont utilisé un "océan dans un laboratoire" pour montrer que la pollution de l'air peut modifier la composition des gaz et des aérosols que les embruns libèrent dans l'atmosphère et, à son tour, modifier potentiellement les conditions météorologiques.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la réunion et de l'exposition virtuelles de l'automne 2020 de l'American Chemical Society (ACS).

"Il est surprenant que nous n'en sachions pas plus sur le rôle central des microbes océaniques dans le contrôle du climat, " dit Kimberly Prather, Doctorat., le chercheur principal du projet. "Ils ont le potentiel d'influencer la composition atmosphérique, formation des nuages ​​et météo. Les humains peuvent modifier ces processus naturels de deux manières :en modifiant la structure de la communauté microbienne dans l'océan, et en produisant des polluants atmosphériques qui réagissent avec les composés produits par les micro-organismes.

Grâce à des processus biologiques naturels, microbes océaniques, y compris les bactéries, phytoplancton et virus — produisent des composés qui pénètrent dans l'atmosphère sous forme de gaz ou d'aérosols (de minuscules gouttelettes d'eau ou particules dans l'air qui se forment lorsque les vagues se brisent). En outre, les micro-organismes eux-mêmes peuvent être éjectés de l'océan sous forme de gouttelettes aérosolisées. Certaines de ces particules peuvent semer des nuages, absorber ou refléter la lumière du soleil, ou influencer autrement les conditions atmosphériques et météorologiques.

"Il existe une croyance courante selon laquelle l'océan peut réguler la température de la planète par l'émission de gaz et de particules, " dit Prather, qui est à la Scripps Institution of Oceanography de l'Université de Californie à San Diego. "Certains scientifiques appellent l'océan le 'thermostat planétaire'."

Prather et ses collègues se sont demandé comment les humains pourraient influencer ce thermostat. Mais d'abord, ils avaient besoin d'apprendre comment les microbes océaniques affectent le climat sans les humains. Découvrir, les chercheurs ont construit un canal à vagues de 108 pieds de long et l'ont rempli de 3, 400 gallons d'eau de mer. Ils ont provoqué une prolifération de phytoplancton - une prolifération d'algues microscopiques qui se produit naturellement dans les océans - sous certaines conditions - dans cet océan en laboratoire. Ils surveillaient en permanence les gaz et aérosols produits dans l'air au-dessus de l'eau, mesurer des choses telles que la taille de l'aérosol, composition, forme, activité enzymatique et pH. Ils ont également étudié comment les changements naturels dans la communauté microbienne, par exemple, l'introduction de certaines espèces de bactéries et de phytoplancton, affecté le potentiel de formation de nuages ​​des aérosols. "La réponse courte est que la biologie a eu très peu d'effet sur la composition des aérosols des embruns, ", dit Prather. "La modification des processus biologiques naturels dans l'eau de mer a entraîné un très petit changement dans la capacité des particules primaires à former des gouttelettes de nuage."

En revanche, l'ajout d'une petite quantité d'un oxydant atmosphérique (radical hydroxyle, qui peuvent être générés naturellement et peuvent être renforcés dans les atmosphères polluées) ont entraîné un changement immédiat dans la composition et le potentiel de formation de nuages ​​des aérosols marins. Selon Prather, l'oxydant a réagi avec les gaz produits par des microbes dans l'air, les transformer en composés qui modifient la composition de l'aérosol primaire des embruns marins et forment de nouveaux types de particules. Bien que les chercheurs ne sachent pas encore comment d'autres polluants individuels affectent les aérosols d'embruns marins, Prather dit qu'il est important d'étudier le mélange complet de polluants en phase gazeuse pour imiter et comprendre les réactions chimiques du monde réel.

L'équipe étudie maintenant également comment la pollution de l'eau, en particulier, les rejets d'eaux usées et le ruissellement de pollution qui se déversent dans les estuaires côtiers et les océans - peuvent restructurer les communautés microbiennes et affecter la santé humaine, le climat et la qualité de l'air. Des études antérieures ont examiné l'impact de la pollution humaine sur la qualité de l'eau; cependant, Prather's sont les premières études axées sur l'impact de la pollution d'origine hydrique qui pénètre dans la zone de surf sur la qualité de l'air et la santé humaine. Son groupe de recherche effectue des mesures dans l'océan et l'atmosphère dans une région connue pour être touchée par la pollution provenant d'un estuaire fortement pollué. Ce projet vise à comprendre quels virus, les bactéries et autres polluants se retrouvent dans l'air dans la zone de surf.