Les océans jouent un rôle clé dans le bilan mondial du dioxyde de carbone. C'est parce que des milliards de minuscules algues y vivent, absorbant le dioxyde de carbone par photosynthèse et l'incorporant à leur biomasse. Quand ces algues meurent, ils s'écoulent – ​​avec les excrétions de créatures microscopiques qui s'en nourrissent – ​​sous forme de « neige marine » dans des zones plus profondes. Environ un pour cent de leur dioxyde de carbone est alors enfoui dans le fond marin pendant des milliers d'années.

Un léger filet de neige

Parce que cette pluie constante de flocons de neige marins transporte du carbone dans les profondeurs de l'océan, les experts l'appellent une pompe biologique. Elle est mue par deux processus opposés :le coulage des paillettes organiques et leur dégradation par les bactéries. Les flocons qui coulent augmentent le flux de carbone vers les profondeurs, tandis que les bactéries diminuent ce flux en éliminant le carbone des particules. Les modèles océaniques actuels supposent que la vitesse de naufrage et le taux de dégradation sont indépendants l'un de l'autre. "Mais nous avons maintenant montré que les processus de dégradation sont renforcés par le naufrage, " déclare Uria Alcolombri de l'Institut d'ingénierie environnementale de l'ETH Zurich.

Alcolombri est le premier auteur d'une étude du groupe de recherche de Roman Stocker qui vient de paraître dans Géosciences de la nature . Pour leurs enquêtes, les chercheurs ont utilisé une méthode astucieuse :au lieu de suivre les particules en train de couler dans la mer, ils ont placé des particules d'alginate individuelles de la taille d'un millimètre dans une chambre microfluidique, puis ont pompé de l'eau de mer artificielle à travers celle-ci. « Dans nos expériences, la neige marine ne s'est pas déplacée dans la mer; plutôt la mer lavée autour de la neige marine. Mais la vitesse relative est la même, " dit Alcolombri.

Laver les sous-produits

Les chercheurs ont colonisé les particules d'alginate avec des substances génétiquement modifiées, bactéries vertes. Ceux-ci ont brisé les particules beaucoup plus rapidement lorsque l'eau a traversé la chambre; la décomposition prend environ dix fois plus de temps dans l'eau plate. C'est parce que l'eau qui coule élimine les produits de dégradation, laisser les enzymes des bactéries agir directement sur les particules, sans avoir à passer du temps à décomposer des molécules déjà séparées.

Fort de ces constats, Alcolombri et son collègue François Peaudecerf ont conçu un nouveau modèle de pompe à carbone biologique qui considère comment le naufrage influence la dégradation des flocons de neige marins. Les calculs du modèle suggèrent deux choses :que l'augmentation de la dégradation des particules due à l'enfoncement réduit de deux fois l'efficacité de transport théorique de la pompe à charbon. Et deuxièmement, qu'une grande partie des algues mortes est décomposée dans les couches supérieures de l'océan, ce qui est cohérent avec les mesures du flux de carbone réel dans la mer.

Des petites choses, impact énorme

Les recherches de l'équipe n'avaient pas pour objectif d'augmenter les performances de la pompe biologique à carbone :« Nous sommes intéressés à glaner une compréhension fondamentale des processus naturels; nous voulions savoir comment fonctionne la pompe biologique, " dit Alcolombri. " Car c'est essentiel si nous voulons prédire avec plus de précision comment nos océans réagiront au changement climatique ".

Il s'est avéré que le taux de dégradation de la neige marine - et indirectement, la teneur globale en dioxyde de carbone dans l'atmosphère est déterminée par la dynamique de transport microscopique. Qui montre, encore une fois, comment même les plus petites choses dans l'environnement affectent la situation dans son ensemble.