Une nouvelle étude menée par l’Université d’Oxford a renversé l’idée selon laquelle l’altération naturelle des roches agirait comme un puits de CO2, indiquant plutôt que celles-ci peuvent également agir comme une importante source de CO2, rivalisant avec celle des volcans. Les résultats, publiés aujourd’hui dans la revue Natureont des implications importantes pour la modélisation des scénarios de changement climatique.
Les roches contiennent une énorme réserve de carbone dans les restes anciens de plantes et d’animaux qui vivaient il y a des millions d’années. Cela signifie que le « cycle géologique du carbone » agit comme un thermostat qui aide à réguler la température de la Terre.
Par exemple, lors de l’altération chimique, les roches peuvent aspirer du CO2 lorsque certains minéraux sont attaqués par l’acide faible présent dans l’eau de pluie. Ce processus aide à contrecarrer le CO2 continu libéré par les volcans du monde entier et fait partie du cycle naturel du carbone de la Terre qui a contribué à maintenir la surface habitable à la vie pendant un milliard d’années ou plus.
Cependant, pour la première fois, cette nouvelle étude a mesuré un processus naturel supplémentaire de libération de CO2 des roches dans l’atmosphère, révélant qu’il est aussi important que le CO2 rejeté par les volcans du monde entier. Actuellement, ce processus n’est pas inclus dans la plupart des modèles du cycle naturel du carbone.
Le processus se produit lorsque des roches formées sur d’anciens fonds marins (où des plantes et des animaux étaient enfouis dans des sédiments) sont repoussées vers la surface de la Terre, par exemple lorsque des montagnes comme l’Himalaya ou les Andes se forment. Cela expose le carbone organique des roches à l’oxygène de l’air et de l’eau, qui peut réagir et libérer du CO2. Cela signifie que les roches altérées pourraient être une source de CO2, plutôt que le puits communément supposé.
Jusqu’à présent, mesurer la libération de ce CO2 dû à l’altération du carbone organique présent dans les roches s’est avéré difficile. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé un élément traceur (rhénium) qui est libéré dans l’eau lorsque le carbone organique de la roche réagit avec l’oxygène. L’échantillonnage de l’eau des rivières pour mesurer la teneur en rhénium permet de quantifier les rejets de CO2. Cependant, échantillonner toutes les eaux des rivières du monde pour obtenir une estimation globale constituerait un défi de taille.
Pour passer à la surface de la Terre, les chercheurs ont fait deux choses. Premièrement, ils ont déterminé la quantité de carbone organique présente dans les roches proches de la surface. Deuxièmement, ils ont déterminé où ces éléments étaient exposés le plus rapidement, par l’érosion, dans des zones montagneuses escarpées.
Le Dr Jesse Zondervan, chercheur qui a dirigé l’étude au Département des sciences de la Terre de l’Université d’Oxford, a déclaré : « Le défi était alors de savoir comment combiner ces cartes mondiales avec les données fluviales, tout en tenant compte des incertitudes. Nous avons alimenté toutes nos données. »
Cela pourrait alors être comparé à la quantité de CO2 qui pourrait être extraite par l’altération naturelle des minéraux silicatés. Les résultats ont identifié de nombreuses vastes zones où l’altération était une source de CO2, remettant en question la vision actuelle de l’impact de l’altération sur le cycle du carbone.
Les points chauds de rejet de CO2 étaient concentrés dans les chaînes de montagnes avec des taux de soulèvement élevés qui exposent les roches sédimentaires, comme l’est de l’Himalaya, les montagnes Rocheuses et les Andes. Les émissions mondiales de CO2 dues à l’altération du carbone organique des roches s’élèvent à 68 mégatonnes de carbone par an.
Le professeur Robert Hilton (Département des sciences de la Terre, Université d’Oxford), qui dirige le projet de recherche ROC-CO2 qui a soutenu l’étude, a déclaré : « C’est environ 100 fois moins que les émissions humaines actuelles de CO2 dues à la combustion de combustibles fossiles, mais c’est similaire à la quantité de CO2 rejetée par les volcans du monde entier, ce qui signifie qu’il s’agit d’un acteur clé dans le cycle naturel du carbone sur Terre. »
Ces flux pourraient avoir changé au cours du passé de la Terre. Par exemple, pendant les périodes de formation de montagnes qui font apparaître de nombreuses roches contenant de la matière organique, les émissions de CO2 pourraient avoir été plus élevées, influençant ainsi le climat mondial dans le passé.
Les travaux en cours et à venir étudient comment les modifications de l’érosion dues aux activités humaines, parallèlement au réchauffement accru des roches dû aux changements climatiques anthropiques, pourraient accroître cette fuite naturelle de carbone. L’équipe se pose désormais la question de savoir si ces rejets naturels de CO2 augmenteront au cours du siècle à venir. « Actuellement, nous ne le savons pas. Nos méthodes nous permettent de fournir une estimation globale robuste, mais nous ne pouvons pas encore évaluer comment elle pourrait changer », explique Hilton.
« Bien que les émissions de dioxyde de carbone dues à l’altération des roches soient faibles par rapport aux émissions humaines actuelles, une meilleure compréhension de ces flux naturels nous aidera à mieux prévoir notre budget carbone », a conclu le Dr Zondervan.
Plus d’information:
Jesse Zondervan, La libération de CO2 par oxydation du carbone organique des roches compense le puits d’altération des silicates, Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06581-9. www.nature.com/articles/s41586-023-06581-9