Utilisation d’os d’oreille de poisson pour estimer la température de l’eau de mer ancienne

Des chercheurs de l’Indian Institute of Science (IISc) ont identifié un moyen d’estimer la température de l’eau de mer ancienne en sondant de minuscules os dans les oreilles des poissons.

Les océans couvrent les trois quarts de la surface de la Terre et abritent de nombreuses formes de vie remarquables. Les scientifiques de la Terre ont tenté de reconstituer la température de l’eau de mer au fil du temps, mais ce n’est pas facile à faire. « Lorsque vous remontez dans le temps, vous n’avez pas d’eau de mer fossilisée », explique Ramananda Chakrabarti, professeur associé au Centre des sciences de la Terre (CEaS), IISc, et auteur correspondant de l’étude publiée dans Géologie chimique. Par conséquent, lui et son doctorat. étudiant, Surajit Mondal, en collaboration avec Prosenjit Ghosh, professeur au CEaS, s’est tourné vers les otolithes – de minuscules os trouvés dans l’oreille interne des poissons.

Comme les coraux, les otolithes sont constitués de carbonate de calcium et se développent tout au long de la vie d’un poisson en accumulant les minéraux de l’eau de mer. Semblables aux cernes des arbres, ces otolithes contiennent également des indices sur l’âge du poisson, ses schémas de migration et le type d’eau dans lequel il vivait. Depuis plusieurs années, Chakrabarti et son équipe suivent les dépôts de carbonate de calcium trouvés dans de minuscules animaux comme les coraux ou foraminifères. Dans l’étude actuelle, ils ont choisi des otolithes, car les scientifiques a découvert des échantillons d’otolithes fossilisés datant d’aussi loin que le Jurassique (il y a 172 millions d’années).

Les chercheurs ont utilisé six échantillons d’otolithes actuels prélevés à différents endroits géographiques le long de la côte est de l’Amérique du Nord. Ils ont analysé le rapport des différents isotopes du calcium dans ces otolithes avec un spectromètre de masse à ionisation thermique (TIMS). En mesurant les ratios d’isotopes de calcium dans l’échantillon, ils ont pu le corréler avec les températures de l’eau de mer à partir de laquelle les poissons ont été prélevés. « Nous avons démontré que les isotopes du calcium sont un puissant traceur de la température de l’eau, et les efforts de Surajit font de notre laboratoire le seul laboratoire du pays capable de mesurer ces variations isotopiques », explique Chakrabarti. En plus des isotopes de calcium, l’équipe a également analysé la concentration d’autres éléments tels que le strontium, le magnésium et le baryum, ainsi que leurs ratios dans le même échantillon, et a rassemblé les données pour dégager une valeur plus précise de la température de l’eau de mer dans une plage de plus ou moins un degré Celsius par rapport à la valeur réelle.

Les organismes qui vivent dans l’océan sont extrêmement sensibles aux températures. Une hausse de température de deux degrés pourrait entraîner l’extinction de plusieurs espèces. De plus, parce que l’atmosphère et l’océan sont « en bons termes », dit Chakrabarti, une grande partie du dioxyde de carbone dans l’atmosphère finit par se dissoudre dans l’océan, et cette capacité à dissoudre le dioxyde de carbone est également liée à la température de l’eau de mer – la plus basse la température, plus le dioxyde de carbone est piégé. Tout comme une boisson gazeuse qui perd son effervescence en se réchauffant, l’océan perd sa capacité à retenir le dioxyde de carbone en se réchauffant.

En raison de l’étroite corrélation qu’ils ont trouvée entre les rapports isotopiques du calcium et les températures, les auteurs sont convaincus que leur approche peut désormais être utilisée sur des échantillons fossilisés. La cartographie des premières températures de l’eau de mer est importante pour mieux comprendre l’histoire de la Terre, disent-ils. « Ce qui s’est passé dans le temps », dit Chakrabarti, « est la clé de notre compréhension de ce qui se passera dans le futur ».