Le climat terrestre cache des mécanismes de régulation qui pourraient réserver des surprises. Des chercheurs viennent de découvrir un processus méconnu dans le cycle du carbone, capable de transformer un réchauffement planétaire en refroidissement extrême.
L'altération des roches constitue l'un des principaux régulateurs naturels du climat. Lorsque la pluie tombe sur les roches silicatées comme le granit, elle dissout progressivement leur surface et capte du dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère. Cette eau chargée de CO₂ et de minéraux ruisselle ensuite vers les océans, où le carbone participe à la formation des coquillages et des récifs coralliens. Ces structures emprisonnent le carbone au fond des mers pendant des millions d'années, contribuant ainsi à refroidir la planète.
Les scientifiques de l'
UC Riverside ont identifié un élément crucial manquant dans cette vision traditionnelle. Leurs travaux montrent qu'un réchauffement important modifie le comportement des océans: l'augmentation des précipitations apporte davantage de nutriments comme le phosphore, qui stimulent la croissance du plancton. Ces micro-organismes absorbent alors massivement le CO₂ par photosynthèse, puis après leur mort, leurs restes sédimentent au fond des océans en emportant le carbone avec eux.
Ce processus déclenche une boucle de rétroaction auto-amplificatrice. Cette prolifération accélère la désoxygénation et l'enfouissement du carbone, créant un effet cumulatif qui peut faire basculer le climat vers un refroidissement extrême.
Les modèles informatiques révèlent que ce système ne se contente pas de stabiliser doucement les températures, mais tend à amplifier le phénomène dans le sens opposé. Andy Ridgwell, géologue co-auteur de l'étude parue dans
Science, compare ce phénomène à un thermostat qui fonctionnerait trop efficacement, refroidissant la maison bien en dessous de la température souhaitée. Cette suractivité expliquerait les glaciations extrêmes du passé géologique, où la planète s'est presque entièrement recouverte de glace.
La situation actuelle diffère cependant des conditions anciennes. La concentration plus élevée d'oxygène dans l'atmosphère atténue partiellement cette boucle de rétroaction, comme si le thermostat était mieux positionné par rapport au système de climatisation. Bien que le refroidissement futur soit attendu, il sera probablement moins brutal que lors des ères glaciaires passées. Les chercheurs soulignent que ce mécanisme naturel ne nous protégera pas des conséquences immédiates du réchauffement climatique actuel.
Simulation informatique montrant l'évolution du climat terrestre sur un million d'années suite à un rejet soudain de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Crédit: Andy Ridgwell/UCR L'altération des roches silicatées
Ce processus géologique lent mais constant joue un rôle fondamental dans la régulation du climat terrestre sur des échelles de temps millénaires. Les roches silicatées comme le granit ou le basalte réagissent chimiquement avec l'eau de pluie légèrement acide, qui a préalablement absorbé du dioxyde de carbone atmosphérique.
Cette réaction produit des ions bicarbonate et silicate qui sont transportés par les rivières jusqu'aux océans. Une fois dans le milieu marin, ces composés participent à la formation des carbonates de calcium qui constituent les squelettes des organismes marins comme les coraux, les mollusques et le plancton calcifiant.
L'efficacité de ce processus dépend de plusieurs facteurs environnementaux. La température influence directement la vitesse des réactions chimiques: un climat plus chaud accélère l'altération, tandis que la couverture végétale et l'activité biologique du sol peuvent soit protéger les roches, soit au contraire favoriser leur dégradation par la production d'acides organiques.
Ce mécanisme naturel a permis de maintenir des conditions climatiques relativement stables pendant des millions d'années, contrebalançant partiellement l'augmentation de l'effet de serre due à l'activité volcanique et autres sources naturelles de CO₂.
La pompe biologique océanique
Les océans constituent le plus important réservoir de carbone actif de notre planète, grâce à l'action combinée du plancton végétal et des courants marins. Le phytoplancton, composé d'algues microscopiques, absorbe le dioxyde de carbone dissous dans l'eau de surface par le processus de photosynthèse, semblable à celui des plantes terrestres.
Lorsque ces organismes meurent ou sont consommés par le zooplancton, une partie de la matière organique produite sédimente vers les profondeurs océaniques. Cette 'neige marine' transporte le carbone vers les couches profondes où il peut rester isolé de l'atmosphère pendant des siècles, voire des millénaires.
L'efficacité de cette pompe biologique dépend étroitement de la disponibilité en nutriments comme l'azote, le phosphore et le fer. Ces éléments essentiels, apportés par les fleuves ou les remontées d'eau profonde, limitent souvent la croissance du phytoplancton dans de vastes régions océaniques.
Les changements climatiques actuels perturbent ce système délicat. Le réchauffement des eaux de surface réduit leur mélange avec les eaux profondes riches en nutriments, tandis que l'acidification des océans affecte la capacité de certains organismes à construire leurs coquilles calcaires.