La fertilisation par le fer refroidit le climat de l'ère glaciaire

Le fer est un élément déficitaire dans certains océans riches en nutriments. En particulier dans l'océan Austral autour de l'Antarctique et dans certaines parties du Pacifique, il y aurait en soi suffisamment de nitrates et de phosphates dissous dans l'eau. Cependant, le fer, essentiel à la croissance des algues et autres phytoplanctons, fait aujourd'hui défaut.

Il n'en a pas toujours été ainsi. Lors de la dernière période glaciaire, l'océan Austral a connu une floraison d'algues - peut-être gr?ce à un apport accru de fer. Des vents forts transportaient alors en permanence de la poussière de la pointe sud de l'Amérique du Sud vers cet océan. Le fer présent dans la poussière a favorisé la croissance des algues, ce qui a probablement retiré du dioxyde de carbone de l'atmosphère : Les algues incorporaient le carbone dans la masse végétale. Lorsque les organismes mouraient, ils tombaient au fond de la mer, où le carbone était finalement déposé.

Une hypothèse controversée étayée

Ce mécanisme a été décrit à la fin des années 1980 par l'océanographe John H. Martin dans son "hypothèse du fer". Celle-ci a toutefois été controversée, et pas seulement en raison de sa mise en ?uvre "pratique" - certains chercheurs ont proposé de fertiliser certaines parties de l'océan Pacifique avec du fer comme mesure contre le changement climatique, afin d'apporter du CO₂ mais aussi parce que d'autres chercheurs ont trouvé des indices qui plaident en faveur du fait que la productivité de l'océan Austral aurait même été plus faible qu'aujourd'hui pendant les périodes glaciaires. Ils ont fondé leurs conclusions sur l'analyse des rapports de certains isotopes qu'ils ont isolés et déterminés à partir de diatomées.

Une équipe de recherche dirigée par l'ETH Zurich et l'Université de Princeton, avec la participation d'autres universités, a toutefois réussi à trouver des pièces de puzzle qui consolident l'hypothèse du fer. Dans une étude qui vient de para?tre dans la revue spécialisée "Science", ils montrent qu'au cours de la dernière période glaciaire, une quantité massive de poussière, et donc de fer, a effectivement été transportée de la pointe sud de l'Amérique du Sud vers l'océan Austral.

Les isotopes renseignent sur la croissance des algues

Pour vérifier l'hypothèse du fer, le groupe de recherche a reconstitué la croissance des algues à l'époque glaciaire à l'aide de carottes sédimentaires prélevées dans l'océan Austral subpolaire. En outre, les scientifiques ont également analysé les changements qui en découlent dans le cycle de l'azote et du carbone, car ceux-ci se modifient de manière marquante en cas de forte croissance du plancton.

Les scientifiques ont pu déterminer si et dans quelle mesure ces nutriments ont été consommés par la productivité biologique à la surface de l'eau pendant la dernière période glaciaire, gr?ce aux isotopes de l'azote sur des micro-organismes unicellulaires appelés foraminifères. Ceux-ci intègrent dans leur squelette le rapport isotopique de l'azote en équilibre avec les conditions environnementales de l'époque. Les restes fossiles de ces microorganismes peuvent être obtenus à partir de carottes de sédiments. Pour leur étude, les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique d'analyse développée à l'Université de Princeton. Celle-ci a permis de déterminer la composition des isotopes de l'azote dans de très petites quantités de sédiments.

Les analyses ont clairement montré aux chercheurs que l'augmentation glaciaire de l'apport de poussière et de la croissance des algues était liée à une plus grande consommation de nutriments. "Cela plaide en faveur de l'hypothèse du fer et contre les autres modèles explicatifs", explique le premier auteur Alfredo Martinez-García, postdoctorant dans le groupe du professeur de l'ETH Gerald Haug. Plus de deux décennies après l'étude visionnaire de John Martin, ils ont pu rassembler d'autres indices qui étayent l'hypothèse du fer.

La fertilisation artificielle au fer n'est pas réalisable

La confirmation de l'hypothèse du fer souligne en outre l'effet important d'une prolifération d'algues sur le CO₂-La fertilisation par le fer est un mécanisme de rétroaction fondamental qui permet à la recherche d'expliquer pourquoi la concentration de CO₂-concentration de l'atmosphère a atteint un minimum pendant les périodes glaciaires, explique Martinez-García.

Cette étude fournit également une nouvelle base au débat sur la question de savoir si les émissions de CO₂-Il est donc possible de réduire la concentration de fer dans les océans riches en nutriments mais pauvres en fer et de freiner ainsi le changement climatique. "Nos données montrent qu'une fertilisation continue en glace de grandes zones océaniques est une idée farfelue pour réduire les émissions de CO₂-La fertilisation par le fer a pour but de réduire la concentration de fer dans l'atmosphère. Elle s'est certes produite naturellement pendant la période glaciaire, mais à une toute autre échelle et dans d'autres conditions océanographiques", explique Gerald Haug. "Recréer artificiellement ce processus n'est toutefois ni techniquement faisable ni judicieux, car il comporte d'énormes risques pour l'équilibre écologique des océans et ne constitue pas, d'un point de vue purement quantitatif, une solution au problème du CO₂-problème."

Au cours de la dernière période glaciaire, la concentration de CO₂-dans l'atmosphère a diminué de 40 ppm (parties par million) au cours des siècles gr?ce à la fertilisation naturelle par le fer. Actuellement, la concentration de CO₂-La concentration de fer d'origine humaine a toutefois augmenté beaucoup plus rapidement : de deux ppm par an. L'effet d'une fertilisation artificielle par le fer ne durerait donc pas longtemps. Même si l'on fertilisait avec cet oligo-élément une surface de trois fois la taille des ?tats-Unis dans l'océan Austral subpolaire, le réchauffement climatique ne serait retardé que de 20 ans au maximum. En fait, en raison d'une circulation océanique fondamentalement différente aujourd'hui dans l'océan Austral polaire, l'effet serait nettement moins important que pendant la dernière période glaciaire.