La glace de mer est un indicateur critique des changements du climat de la Terre. Une nouvelle découverte par des chercheurs de l'Université Brown pourrait fournir aux scientifiques une nouvelle façon de reconstruire les informations sur l'abondance et la distribution de la glace de mer du passé ancien, ce qui pourrait aider à comprendre le changement climatique induit par l'homme qui se produit actuellement.

Dans une étude publiée dans Communication Nature , les chercheurs montrent qu'une molécule organique souvent présente dans les sédiments océaniques des hautes latitudes, connu sous le nom d'alcénone tétra-insaturée (C37:4), est produit par une ou plusieurs espèces d'algues glaciaires jusqu'alors inconnues. Alors que la concentration de glace de mer monte et descend, les algues qui y sont associées aussi, ainsi que les molécules qu'ils laissent derrière eux.

"Nous avons montré que cette molécule est un puissant indicateur de la concentration de glace de mer, " a déclaré Karen Wang, un doctorat étudiant à Brown et auteur principal de la recherche. "L'examen de la concentration de cette molécule dans des sédiments d'âges différents pourrait nous permettre de reconstituer la concentration de glace de mer au fil du temps."

D'autres types de molécules d'alcénone sont utilisés depuis des années comme indicateurs de la température de surface de la mer. A différentes températures, les algues qui vivent à la surface de la mer produisent des quantités différentes d'alcénones appelées C37:2 et C37:3. Les scientifiques peuvent utiliser les rapports entre ces deux molécules trouvées dans les sédiments marins pour estimer la température passée. C37:4 - l'objet de cette nouvelle étude - avait longtemps été considéré comme un problème pour les mesures de température. Il se retrouve dans des sédiments prélevés plus près de l'Arctique, rejetant les ratios C37:2/C37:3.

« C'était principalement la raison pour laquelle l'alcénone C37:4 était connue :éliminer les rapports de température, " dit Yongsong Huang, chercheur principal du projet financé par la National Science Foundation et professeur au département de la Terre de Brown, Sciences de l'environnement et de la planète. "Personne ne savait d'où il venait, ou si c'était utile pour quoi que ce soit. Les gens avaient des théories, mais personne ne le savait avec certitude."

Comprendre, les chercheurs ont étudié des échantillons de sédiments et d'eau de mer contenant du C37:4 prélevés sur des points glacés autour de l'Arctique. Ils ont utilisé des techniques avancées de séquençage de l'ADN pour identifier les organismes présents dans les échantillons. Ce travail a donné des espèces d'algues jusqu'alors inconnues de l'ordre des Isochrysidales. Les chercheurs ont ensuite cultivé ces nouvelles espèces en laboratoire et ont montré qu'elles étaient bien celles qui produisaient une abondance exceptionnellement élevée de C37:4.

L'étape suivante consistait à voir si les molécules laissées par ces algues glaciaires pouvaient être utilisées comme indicateur fiable de la glace de mer. Pour faire ça, les chercheurs ont examiné les concentrations de C37:4 dans les carottes de sédiments de plusieurs endroits de l'océan Arctique près des marges de glace de mer actuelles. Dans un passé récent, La glace de mer à ces endroits est connue pour avoir été très sensible aux variations régionales de température. Ce travail a révélé que les concentrations les plus élevées de C37:4 se produisaient lorsque le climat était le plus froid et que la glace était à son apogée. Les concentrations les plus élevées remontaient aux Jeunes-Dryas, une période de conditions très froides et glaciales survenues vers 12h, il y a 000 ans. Lorsque le climat était à son plus chaud et que la glace refluait, C37:4 était clairsemé, la recherche a trouvé.

"Les corrélations que nous avons trouvées avec ce nouveau proxy étaient bien plus fortes que les autres marqueurs que les gens utilisent, " dit Huang, chercheur à l'Institut de Brown pour l'environnement et la société. "Aucune corrélation ne sera parfaite car la modélisation de la glace de mer est un processus compliqué, mais c'est probablement à peu près aussi fort que vous allez l'obtenir."

Et ce nouveau proxy a des avantages supplémentaires par rapport aux autres, disent les chercheurs. Une autre méthode pour reconstruire la glace de mer consiste à rechercher des restes fossiles d'un autre type d'algues appelées diatomées. Mais cette méthode devient moins fiable plus loin dans le temps car les molécules fossiles peuvent se dégrader. Les molécules comme C37:4 ont tendance à être mieux conservées, ce qui les rend potentiellement meilleures pour les reconstructions sur une longue période que d'autres méthodes.

Les chercheurs prévoient de poursuivre leurs recherches sur ces nouvelles espèces d'algues afin de mieux comprendre comment elles s'incrustent dans la glace de mer, et comment ils produisent ce composé alcénone. Les algues semblent vivre dans des bulles de saumure et des canaux à l'intérieur de la glace de mer, mais il peut aussi fleurir juste après la fonte des glaces. Comprendre ces dynamiques aidera les chercheurs à mieux calibrer C37:4 en tant que proxy de la glace de mer.

Finalement, les chercheurs espèrent que le nouveau proxy permettra une meilleure compréhension de la dynamique de la glace de mer au fil du temps. Cette information améliorerait les modèles du climat passé, ce qui permettrait de meilleures prévisions du futur changement climatique.