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Le pergélisol sous-marin est un gros joker gazeux pour le climat

Cette histoire a été initialement publiée par WIRED et est reproduite ici dans le cadre de la collaboration Climate Desk.

Il y a environ 20 000 ans, le monde était si glacial que d’énormes glaciers ont aspiré suffisamment d’eau pour abaisser le niveau de la mer de 400 pieds. Lorsque la mer s’est retirée, les terres nouvellement exposées ont gelé pour former du pergélisol, un mélange de terre et de glace qui s’étend aujourd’hui dans le Grand Nord. Mais alors que le monde se réchauffait dans le climat dont nous jouissons aujourd’hui (pour le moment), le niveau de la mer a de nouveau augmenté, submergeant les bords côtiers de ce pergélisol, qui reste gelé sous l’eau.

C’est une énorme variable climatique cachée que les scientifiques s’efforcent de comprendre. Ils savent très bien que la destruction du pergélisol terrestre est une source importante de carbone entrant dans l’atmosphère. Pendant qu’il dégèle, les microbes grignotent la matière organique qu’il contient, libérant du dioxyde de carbone (si le matériau est assez sec) et du méthane (si la glace fondue forme un étang). Cela peut former une boucle de rétroaction, dans laquelle plus de dégel du pergélisol produit plus d’émissions, qui chauffent la planète pour dégeler encore plus de pergélisol. C’est un très gros problème parce que l’Arctique se réchauffe maintenant quatre fois plus vite que le reste de la planète.

Pourtant, le pergélisol sous-marin est en grande partie non étudié, en raison de son inaccessibilité – louer du temps sur un navire de recherche n’est pas bon marché partout, encore moins dans l’Arctique, et il est beaucoup plus difficile à atteindre pour les échantillons de forage. Maintenant, dans un article alarmant publié la semaine dernière dans les Actes de l’Académie nationale des sciences, une équipe internationale de scientifiques nous donne un aperçu rare de ce qui se passe là-bas. L’équipe a utilisé des robots océaniques, qui ressemblent à des torpilles, au large des côtes du nord du Canada et a cartographié le fond marin avec un sonar. Les scientifiques ont répété cela plusieurs fois au cours de neuf années pour avoir une idée de la façon dont la topologie du fond marin pourrait changer et ont découvert qu’il subissait des bouleversements massifs.

Le résultat est un gouffre massif indiquant que le pergélisol sous-marin a dégelé et s’est effondré. Ce gouffre est un géant parmi des dizaines de pockmarks que les chercheurs ont trouvés sur le fond marin. Les scientifiques ont déjà documenté ce phénomène violent, appelé thermokarst, sur terre. Parce que le pergélisol est constitué de sol en suspension dans une matrice d’eau gelée, lorsqu’il dégèle, la terre se rétrécit, creusant des trous massifs dans le paysage arctique.

« Je pense qu’il est absolument remarquable qu’il y ait des endroits sur le fond marin où des changements de cette ampleur se produisent à ce rythme », déclare Charlie Paull, géologue marin du Monterey Bay Aquarium Research Institute, co-auteur de l’article. L’ensemble de l’enquête a couvert une zone qui fait la moitié de la taille de Manhattan et a compté 40 trous. Le géant, dit-il, « équivaut à tout un bloc de New York composé d’immeubles d’appartements de six étages ».

Pourquoi cela arrive-t-il? Sur terre, le pergélisol fond parce que les températures augmentent. Mais, dit Paull, rien ne prouve que les températures du fond marin augmentent suffisamment pour déclencher le dégel. Il est donc probable que le dégel ne parte pas d’en haut, mais d’en bas. Le pergélisol sous-marin forme un coin épais de peut-être plusieurs centaines de mètres, dit Paull. En dessous coule une nappe phréatique relativement chaude, qui peut dégrader le pergélisol.

« S’il s’agit de pure glace de pergélisol, cela produira des vides qui s’effondreront par la suite », dit-il. « Et nous en déduisons donc que les vides que nous voyons se développer dans cet environnement sont une conséquence du réchauffement à long terme que le fond marin de cette zone a connu. »

Cette partie à long terme est importante. Contrairement au dégel rapide sur terre, la dégradation de cette couche sous-marine s’est probablement déroulée sur des échelles de temps beaucoup plus longues – un effet persistant du réchauffement de la planète depuis la dernière période glaciaire.

« Je pense que la plus grande leçon de cet article est un rappel du temps nécessaire à ces systèmes pour réagir », déclare Ben Abbott, qui étudie le pergélisol à l’Université Brigham Young mais n’a pas participé à la recherche. « Vous pourriez peut-être mal interpréter cela en disant: » Oh, il n’y a rien à craindre. En fait, je tire exactement la conclusion inverse. Une fois que les systèmes sont en mouvement, nous avons très peu de possibilités d’en changer la direction. Ce n’est pas une voiture avec un volant – c’est plutôt un rocher que vous poussez du haut d’une montagne.

Bien que ce dégel sous-marin soit probablement dû à des processus à long terme, les scientifiques craignent qu’il ne s’accélère car l’Arctique se réchauffe maintenant si rapidement. Les modèles de circulation océanique pourraient également changer, apportant encore plus d’eau chaude.

« Ainsi, le type de changement à long terme que nous observons en ce moment pourrait être accéléré très bientôt par l’interférence humaine sur le climat », déclare Abbott.

Deux grandes inconnues sont la quantité de pergélisol sous-marin et la quantité de gaz à effet de serre qu’il contient. Les scientifiques ne peuvent pas prélever des échantillons de chaque pied carré du fond marin de l’Arctique, alors ils regardent en arrière, comparant la quantité de terres exposées lors du dernier maximum glaciaire il y a des milliers d’années à la quantité exposée aujourd’hui. Cela leur donne une idée de la quantité de pergélisol qui s’est formée puis submergée lorsque les glaciers ont fondu et que la mer a atteint son niveau actuel. Les estimations varient, mais il peut y avoir environ 775 000 miles carrés de pergélisol sous-marin, séquestrant peut-être des centaines de gigatonnes de carbone organique et des dizaines de gigatonnes de méthane piégé.

Le méthane est une menace climatique sérieuse, car il est un gaz à effet de serre 80 fois plus puissant que le CO2 (bien qu’il disparaisse beaucoup plus rapidement de l’atmosphère). Dans le pergélisol terrestre, il est produit lorsque les microbes ont de la matière organique humide à mâcher – et évidemment le fond marin est plutôt humide. Mais le méthane sous-marin provient également de gisements sous-jacents de gaz naturel qui ont fui vers le haut et se sont retrouvés piégés dans un réseau d’eau gelée, un solide appelé hydrate de méthane. (Il s’agit essentiellement de glace gazeuse ; elle peut même s’enflammer.) Ces molécules « attendent juste qu’un seuil de température soit franchi, puis elles peuvent être libérées de manière assez spectaculaire », explique Abbott.

Lorsque le méthane se dégage du pergélisol sous-marin, les microbes des sédiments et de la colonne d’eau le transforment en CO2. « Cela a été décrit comme ce » bouchon microbien « qui nous protège de cette libération de méthane car il transforme ce gaz à effet de serre très puissant, le méthane, en un gaz moins puissant, le CO2 », explique Abbott. « Mais il y a des questions sur si nous avons un effondrement massif du pergélisol sous-marin – comme ce qui est décrit dans cet article – peut-être que nous allons obtenir plus de méthane libéré dans des bulles. Ce bouillonnement court-circuite cette oxydation microbienne du méthane et le libère directement dans l’atmosphère.

Il est difficile de dire exactement comment le dégel pourrait se dérouler car le pergélisol sous-marin est une sorte de capsule temporelle et ne peut être comparé directement au pergélisol terrestre. « C’est cet ancien environnement hérité qui a été essentiellement coupé par l’expansion de ces eaux de mer », explique Merritt Turetsky, écologiste à l’Université du Colorado à Boulder qui étudie le pergélisol mais n’a pas participé au nouvel article. Mais lorsque vous combinez les rejets sous-marins potentiels avec le volume de gaz déjà connus pour être libérés de la terre – ce qui, selon Turetsky, revient à « comme ajouter une autre nation industrialisée au monde » – l’effet climatique pourrait être substantiel.

« Nous aimons dire que ce qui se passe dans l’Arctique ne reste pas dans l’Arctique », dit-elle. Considérez la région comme le congélateur de la Terre, qui a emprisonné le carbone pendant des millénaires. « Nous retirons maintenant la prise du congélateur du mur », dit Turetsky.

« Nous avons ce point chaud de réchauffement qui a été un héros du refroidissement climatique pendant des milliers d’années, mais qui a maintenant le potentiel de libérer tout ce carbone stocké dans l’atmosphère. »

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