Séquestration du carbone cryptique – Technology Org

L’océan est notre plus grand allié pour réguler les niveaux de CO2 atmosphérique. En tant que plus grand puits de carbone de la Terre, il séquestre environ 10 pétagrammes par an. Mais alors que les émissions atmosphériques de carbone continuent d’augmenter et que la planète continue de se réchauffer, comment l’océan réagira-t-il ?

C’est l’une des plus grandes questions auxquelles sont confrontés les scientifiques de la Terre aujourd’hui. L’océan est un système complexe, avec des mécanismes qui absorbent, circulent, séquestrent et libèrent également du CO2, selon les conditions. La compréhension de ces processus interdépendants peut donner aux chercheurs une meilleure idée de ce à quoi s’attendre à mesure que le climat change.

Parmi ces scientifiques se trouve le géochimiste et géobiologiste de l’UC Santa Barbara Morgan Corbeauqui, grâce à un Prix ​​​​de début de carrière de la faculté de la National Science Foundation, est sur le point d’explorer un mécanisme moins connu de séquestration du carbone dans les océans – un mécanisme qui pourrait devenir plus visible à mesure que les océans se réchauffent.

« Je suis vraiment excité à ce sujet », a déclaré Raven, professeur adjoint au Département des sciences de la Terre. « Le prix nous permet d’étudier pour la première fois l’ampleur et l’importance de la sulfuration hébergée par des particules et ses impacts sur l’enfouissement du carbone sédimentaire. Et, il soutient le développement d’un programme de formation à la recherche plus accessible et inclusif pour les étudiants de premier cycle en sciences de la Terre, y compris des opportunités de travail sur le terrain en mer. »

« Je félicite Morgan Raven d’avoir reçu ce prix prestigieux », a déclaré Pierre Wiltzius, doyen des sciences mathématiques, de la vie et des sciences physiques à l’UCSB. «Ce financement contribuera à l’importante recherche qu’elle mène sur le carbone dans nos océans, nous aidant finalement à mieux comprendre les effets du changement climatique. Morgan est un brillant exemple du corps professoral junior de haute qualité que nous avons sur ce campus.

Un nouveau processus ancien
La séquestration du carbone dans les océans modernes riches en oxygène est une chorégraphie de processus physiques, biologiques et gravitationnels. La plupart d’entre elles se produisent à la suite de la «pompe biologique» – le minuscule phytoplancton à la surface de l’océan absorbe le dioxyde de carbone dans l’air et le carbone dissous dans l’eau pour photosynthétiser et fabriquer leurs coquilles. Ils sont ensuite mangés par le zooplancton qui, s’ils ne sont pas d’abord consommés par des animaux plus gros, effectuent une migration massive vers l’océan profond où ils déposent du carbone organique et respirent du dioxyde de carbone avant de retourner à la surface de l’océan la nuit suivante. pour refaire le trajet.

Ce processus, cependant, n’explique pas l’abondance de carbone dans les sédiments au fond des zones anoxiques océaniques, des régions de l’océan où il n’y a pas assez d’oxygène pour soutenir le zooplancton ou tout autre animal. Ces dernières années, Raven et ses collègues ont découvert qu’un autre mécanisme était en jeu. Les grosses particules – des gouttes collantes de matière organique telles que le phytoplancton mort, les matières fécales et d’autres petits organismes – hébergent des microenvironnements où les processus intéressants peuvent se produire, y compris le cycle microbien du soufre, un processus qui a un impact sur le cycle du carbone.

« L’intérieur de la particule peut être chimiquement différent de l’extérieur », a expliqué Raven. Dans certaines situations, a-t-elle poursuivi, ces poches peuvent héberger et protéger des microbes dont les processus métaboliques génèrent des sulfures, ce qui intéresse particulièrement Raven et ses collègues, les océanographes Richard Keil de l’Université de Washington et José Carriquiry de l’Université autonome de Baja California, ainsi que Molly Crotteau, doctorante à l’UCSB.

« Je suis particulièrement intéressée par la façon dont les sulfures peuvent décaper efficacement la matière organique », a-t-elle déclaré. « Donc, si vous obtenez un peu de sulfure au milieu de ces particules, vous pouvez changer le carbone de ces particules en une forme qui est plus susceptible de survivre à ces échelles de temps géologiques, plus susceptible de se rendre jusqu’à la boue. en premier lieu. Dans les zones riches en oxygène, grâce au zooplancton et à d’autres animaux, le carbone organique redevient souvent du gaz CO2 en raison de l’alimentation et de la respiration. Mais dans ces zones sans oxygène, les particules organiques décapées sont éloignées des animaux et protégées des enzymes et autres substances qui peuvent les décomposer lorsqu’elles dérivent très lentement vers le sol.

Le processus est en fait ancien – il était beaucoup plus répandu il y a 145,5 à 65,5 millions d’années pendant la période du Crétacé, lorsque les océans étaient plus chauds et avaient donc moins d’oxygène, surtout en profondeur. Les conditions de faible teneur en oxygène ont conduit à l’accumulation de matière organique sur le fond marin anoxique, des dépôts que nous appelons maintenant le schiste noir.

À mesure que l’océan se réchauffe, il retient moins d’oxygène, ce qui a des implications majeures pour la pompe biologique. Les zones océaniques anoxiques continueront de croître, ce qui pourrait rendre ce processus de décapage plus répandu. Raven et son équipe souhaitent comprendre plus en détail ce processus cryptique.

« Nous voulons savoir plus en détail la quantité de carbone préservée sur le fond marin et son importance », a déclaré Raven. « Et comment d’autres facteurs entreront en jeu, tels que la température des océans, la circulation et les tempêtes. »

Un laboratoire en mer
Grâce à une série d’expéditions océaniques dans la zone déficiente en oxygène du Pacifique nord-tropical oriental (ETNP) – une zone naturelle à faible teneur en oxygène au large des côtes du Mexique dans l’océan Pacifique – et certains pièges à particules sur mesure, l’équipe de Raven prévoit de collecter particules flottant jusqu’au fond marin. Le simple fait d’obtenir les particules est en soi un exploit.

« La partie limitante a toujours été d’obtenir les particules qui coulent », a-t-elle déclaré. « Ils sont diffus, mélangés et hétérogènes – parfois il y en a beaucoup et parfois il n’y en a pas. » Leur configuration leur permettra non seulement d’avoir une idée du nombre de particules qui flottent, mais aussi de capturer celles qui sont intéressantes pour la mesure et l’expérimentation sans les déformer. D’autres expériences impliqueront le carottage d’échantillons du fond marin.

« Nous voulons établir un lien entre ce qui se passe dans la colonne d’eau et ce qui se trouve réellement dans la boue », a déclaré Raven, qui prévoit d’utiliser une partie de sa subvention pour démarrer un cours de recherche et de formation de premier cycle afin d’aider les étudiants à acquérir les compétences particulières nécessaires pour participer à expéditions de recherche océanique. Les étudiants de premier cycle seront également une grande partie du travail sur le terrain, a-t-elle déclaré. Les premières expéditions devraient avoir lieu en 2023 ou 2024.

« C’est excitant de pouvoir constituer une équipe de déploiement qui sera très étroitement impliquée dans le projet », a-t-elle déclaré. Sans la générosité et un message fortuit d’un collègue émérite, a-t-elle ajouté, cette opportunité unique ne se serait peut-être jamais concrétisée.

« Les études préliminaires n’ont eu lieu que parce que l’équipe de l’Université de Washington m’a essentiellement invitée à venir », se souvient-elle. Le financement pour étudier un processus aussi rare et mystérieux dans l’océan avait été rare et elle était prête à abandonner le projet jusqu’à ce que le professeur d’océanographie de l’UW, Allen Devol, envoie la note fatidique.

« J’étais assis par terre à l’aéroport de Burbank et il m’a dit : ‘Hé, tu veux venir sur un bateau dans quelques mois ?’ Et tout cela est devenu possible grâce à cela.

La source: UC Santa Barbara