Des données sur le baryum nous aident à mieux comprendre le stockage du carbone dans l'océan
Les carottes de glace indiquent que le dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère varie naturellement dans le temps, un phénomène auquel contribue largement l'océan Austral par son influence sur la capacité de stockage naturel du carbone. Pour commencer, ses eaux profondes captent et enferment le carbone et la chaleur de l'atmosphère. Ensuite, il exerce un contrôle essentiel sur la distribution des nutriments dans une grande partie des océans du globe, qui à leur tour régulent la structure de la population d'algues et donc l'absorption du carbone. Grâce au projet BARIUM (Barium cycling in Antarctic waters: Understanding present and past ocean processes), le Dr Kate Hendry de l'Université de Bristol compte utiliser le cycle du baryum pour étudier la variation dans le temps du stockage du carbone dans l'océan. «Avec Stephanie Bates et Kimberley Pyle, deux de mes étudiantes diplômées, nous avons effectué des mesures haute résolution de l'eau de mer et du baryum carbonaté marin parmi les plus exactes et précises disponibles, en utilisant des méthodes et des instruments de pointe», explique le Dr Hendry. «Notre ensemble de données unique nous permet de tester des théories sur la façon dont la circulation de l'océan Austral est liée au climat mondial sur plusieurs échelles de temps, et sur la façon dont le cycle des nutriments répondra aux changements climatiques futurs.» Ces résultats pourraient se révéler d'un grand intérêt pour les décideurs politiques et l'industrie. Les zones les plus sensibles au climat Les activités de l'équipe ont porté essentiellement sur l'Antarctique occidental. Outre le fait qu'il réagit plus aux variations de la température mondiale que les autres zones de cette région, il est également fortement influencé par des processus locaux et régionaux à la fois complexes et interconnectés allant de la dynamique de la glace de mer et des glaciers à la circulation atmosphérique et océanique. «Combinés aux faibles niveaux de contamination de fond par l'homme, ces facteurs font de l'Antarctique occidental un lieu clé pour mieux comprendre la chimie des océans», souligne le Dr Hendry. Cela n'a toutefois pas empêché l'équipe d'étendre ses travaux au passage de Drake et à des échantillons prélevés dans des régions encore plus reculées. «Nous avons produit un fantastique ensemble de données sur le baryum dissous, à partir de la péninsule Antarctique et du passage de Drake, dans l'océan Austral», explique-t-elle. «Les résultats issus de la plateforme de glace de l'Antarctique occidental permettent de comprendre les processus qui contrôlent les sources et puits de baryum dans l'eau de mer (dissolution des sédiments, processus de la glace de mer, circulation océanique et biologie, etc.), et mettent en évidence une variation annuelle importante consécutive aux changements subis par ces processus. Pour l'océan ouvert, nos résultats montrent comment la structure physique des fronts intérieurs de l'océan Austral affecte le comportement du baryum dans l'eau de mer. Ces résultats nous aident à comprendre le lien entre le baryum, les nutriments et l'absorption de carbone dans l'océan Austral.» En outre, l'équipe a produit des relevés climatologiques en remontant jusqu'à des périodes très anciennes grâce à des relevés de sédiments contenant du baryum piégé dans les coquilles calcaires de foraminifères, des organismes unicellulaires présents dans l'océan Austral. «Ces archives nous apportent des informations sur l'évolution des apports en baryum et d'autres aspects passés de la chimie des océans. Nous avons décelé des différences importantes de concentration de baryum dans l'océan Austral entre aujourd'hui et il y a 125 000 ans, c'est-à-dire au cours de la dernière période chaude (interglaciaire) ayant précédé le dernier âge glaciaire», explique le Dr Hendry. Les carottes de glace montrent que cette période a été plus chaude que l'ère préindustrielle, avec une concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère plus élevée, ce qui en fait un point de comparaison potentiel avec le réchauffement global attendu au cours des prochaines décennies. «Nos résultats ont des implications sur la façon dont la circulation de l'océan Austral pourrait réagir à un réchauffement global et sur nos prévisions quant aux changements à venir», elle ajoute. Autre résultat clé, l'équipe du projet a procédé aux premières mesures des isotopes de baryum réalisées à partir des foraminifères et de l'eau de l'océan Atlantique équatorial. Ces données sont d'une grande aide pour mieux comprendre les processus qui contrôlent les répartitions de baryum dans l'eau de mer et mieux interpréter les archives de baryum contenues dans les sédiments marins. Enseignements tirés et projets Globalement, les résultats du projet BARIUM apportent des informations précieuses sur le cycle du baryum dans l'océan et son lien avec la biologie (qui se développe dans l'océan et où) et l'absorption des nutriments et du carbone. «Cela signifie que nous pouvons mieux comprendre comment utiliser les archives de baryum enfermés dans les sédiments marins pour interpréter les mutations passées de l'océan au cours des périodes de changement climatique. En comprenant comment l'océan a déjà réagi au changement climatique, ou l'a favorisé, nous sommes mieux à même de prévoir ce que l'avenir nous réserve», explique le Dr Hendry. Pour le Dr Hendry et son équipe, l'avenir sera fait de recherches et de découvertes. «Comme c'est généralement le cas dans la recherche scientifique, nos résultats nous ont conduit à nous poser d'autres questions», explique-t-elle. «Nous nous interrogeons par exemple sur le rôle de la glace de mer dans le cycle du baryum et le lien potentiel avec l'absorption du carbone. Nous avons déjà pu étendre notre projet à l'Arctique, par le biais d'une nouvelle collaboration avec des collègues de l'Institut polaire norvégien qui a notamment consisté à organiser une campagne de terrain en 2015 dans le but d'étudier la glace de mer d'hiver au nord de Svalbard. Ce projet a déjà produit plusieurs résultats fascinants, alors nous vous invitons à suivre son actualité!»
Mots‑clés
BARIUM, mesures des isotopes du baryum, changement climatique, Antarctique occidental, chimie de l'océan, carotte de glace