Les volcans agissent comme une soupape de sécurité pour le climat à long terme de la Terre – des températures de surface stables

L'érosion du Kamtchatka

Les arcs volcaniques continentaux comme celui du Kamchatka, en Russie, s’altèrent rapidement, éliminant le dioxyde de carbone de l’atmosphère au cours du temps géologique. Crédit : Tom Gernon, Université de Southampton

Des scientifiques de l’Université de Southampton ont découvert que de grandes chaînes de volcans étaient responsables à la fois de l’émission et de l’élimination du dioxyde de carbone (CO) de l’atmosphère.2) au cours des temps géologiques. Les températures se sont stabilisées à la surface de la Terre.

Des chercheurs travaillant avec des collègues de l’Université de Sydney, Université nationale australienne (ANU), l’Université d’Ottawa et l’Université de Leeds, ont exploré l’effet combiné des processus dans la Terre solide, les océans et l’atmosphère au cours des 400 derniers millions d’années. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue sciences naturelles de la terre.

La fissuration et la dissolution naturelles des roches à la surface de la Terre sont appelées altération chimique. C’est très important parce que les produits de l’altération (des éléments tels que le calcium et le magnésium) traversent les rivières jusqu’aux océans, où ils forment des minéraux qui piègent le dioxyde de carbone.2. Ce mécanisme de rétroaction régule le dioxyde de carbone atmosphérique2 niveaux, et donc le climat mondial, au cours du temps géologique.

« À cet égard, le processus d’altération à la surface de la Terre agit comme un thermostat géothermique », explique l’auteur principal, le Dr Tom Gernon, professeur agrégé de sciences de la Terre à l’Université de Southampton et membre du Turing Institute. « Mais il s’est avéré difficile de déterminer les contrôles de base en raison de la complexité du système terrestre. »

Volcan Kamtchatka

Volcan d’arc continental actuel sur la péninsule du Kamtchatka, Extrême-Orient russe. Crédit : Tom Gernon, Université de Southampton

« De nombreux processus terrestres sont interconnectés et il existe des décalages temporels clés entre les processus et leurs effets », explique Eelco Rohling, professeur d’océans et de changement climatique à l’ANU et co-auteur de l’étude. « Donc, comprendre l’impact relatif de certains processus dans la réponse du système terrestre est un problème insoluble. »

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Pour découvrir la complexité, l’équipe a créé le nouveau « Earth Network », qui intègre des algorithmes d’apprentissage automatique et des reconstructions de la tectonique des plaques. Cela leur a permis de déterminer les interactions qui prévalent au sein du système Terre et leur évolution au fil du temps.

Rivière Kamtchatka

Les arcs volcaniques ont dominé l’altération chimique mondiale au cours des 400 derniers millions d’années (photo : une rivière drainant le volcan Pékin, péninsule du Kamtchatka, Russie). Crédit : Tom Gernon, Université de Southampton

L’équipe a découvert que les arcs volcaniques continentaux ont été le facteur le plus important de l’intensité de l’altération au cours des 400 derniers millions d’années. Aujourd’hui, les arcs continentaux sont constitués de chaînes de volcans, par exemple dans les Andes en Amérique du Sud, et de cascades aux États-Unis. Ces volcans sont parmi les caractéristiques d’érosion les plus élevées et les plus rapides sur Terre. Parce que les roches ignées sont fragmentées et interagissent chimiquement, elles sont rapidement affectées et se jettent dans les océans.

« C’est un exercice d’équilibre », a déclaré Martin Palmer, professeur de géochimie à l’Université de Southampton et co-auteur de l’étude.D’une part, ces volcans pompent de grandes quantités de dioxyde de carbone.2 Ce qui a conduit à une augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère2 niveaux. D’autre part, ces mêmes volcans ont aidé à éliminer ce carbone par des réactions d’altération rapides. « 

L’étude jette un doute sur le concept bien établi selon lequel la stabilité du climat de la Terre sur des dizaines à des centaines de millions d’années reflète un équilibre entre l’altération du fond marin et l’intérieur du continent. « L’idée d’une telle tension géologique entre les masses terrestres et le fond marin en tant que moteur dominant de l’altération de surface n’est pas étayée par les données », explique le Dr Gernon.

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« Malheureusement, les résultats ne signifient pas que la nature nous sauvera du changement climatique », souligne le Dr Gernon. « Aujourd’hui, le dioxyde de carbone dans l’atmosphère2 Les niveaux sont plus élevés qu’à tout moment au cours des trois derniers millions d’années, et les émissions d’origine humaine sont environ 150 fois supérieures à celles du dioxyde de carbone volcanique.2 émissions. Les arcs continentaux qui semblent avoir sauvé la planète dans un passé lointain n’existent tout simplement pas à l’échelle nécessaire pour lutter contre le CO2 aujourd’hui.2 émissions. « 

Mais les conclusions de l’équipe fournissent toujours des informations importantes sur la façon dont la société gère la crise climatique actuelle. L’altération industrielle améliorée des roches – où les roches sont broyées et dispersées à travers le pays pour accélérer les taux de réaction chimique – pourrait jouer un rôle clé dans l’élimination en toute sécurité du dioxyde de carbone.2 De l’air. Les résultats de l’équipe indiquent que de tels schémas peuvent être déployés de manière optimale en utilisant des matériaux ignés alcalins (ceux contenant du calcium, du potassium et du sodium), tels que ceux trouvés dans les environnements d’arc continental.

« Ce n’est en aucun cas une panacée pour la crise climatique – nous avons désespérément besoin de réduire les émissions de CO22 Émissions conformes aux voies d’atténuation du GIEC, point final. Notre évaluation des rétroactions d’altération sur de longues périodes peut aider à concevoir et à évaluer des programmes d’altération améliorés à grande échelle, qui ne sont que l’une des étapes nécessaires pour lutter contre le changement climatique mondial », conclut le Dr Gernon.

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Référence : « L’altération chimique globale dominée par les arcs continentaux depuis le milieu du Paléozoïque » par Thomas M. Gernon, Thea K. Hinks, Andrew S. Meredith, Elko J. Rohling, Martin R. Palmer, Gavin L. Foster, Clement B. patty et t. Dietmar Muller, 23 août 2021, Nature Geoscience.
DOI : 10.1038 / s41561-021-00806-0

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