Profond

Une traduction de cet article a été rendue possible grâce à un partenariat avec Planeteando. Une traduction de cet article a été rendue possible grâce à un partenariat avec Planeteando.

Lorsque le sous-marin de recherche Alvin a coulé au large des côtes du Massachusetts en 1968, il a emporté avec lui le déjeuner de l'équipage. Des sandwichs enveloppés dans du papier ciré, quelques thermos de bouillon et une pomme ou deux se sont immobilisés avec le navire d'exploration légendaire. Et au grand choc des scientifiques qui sont revenus plus tard pour récupérer l'épave, ils y sont restés - pratiquement intacts bien qu'ils soient restés à plus d'un kilomètre sous la surface pendant près d'un an.

Un sandwich laissé sur votre plan de travail ou jeté à la mer aurait de la chance de durer plus d'un jour ou deux avant de se gâter ou d'être englouti. Alors pourquoi rien n'a mangé le déjeuner de l'équipage d'Alvin ?

De nouvelles preuves suggèrent que les pressions extrêmes de la mer profonde ralentissent la dégradation microbienne du carbone, le processus responsable de la détérioration des sandwichs et du recyclage du carbone organique en dioxyde de carbone, une étape critique du cycle du carbone. L'équipe de recherche à l'origine de la nouvelle étude affirme que leurs découvertes pourraient avoir des implications importantes pour les budgets de carbone, qui sont utilisés dans les modèles climatiques, et les futures stratégies de géo-ingénierie qui proposent de stocker l'excès de carbone sur le fond marin. Les résultats ont été publiés dans Nature Geoscience.

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Pendant des décennies, les scientifiques se sont demandé si la dégradation microbienne du carbone était supprimée dans les profondeurs marines. Mais répondre à cette question apparemment simple s'est avéré difficile.

Les microbes des eaux peu profondes tombent continuellement dans l'océan profond depuis la surface éclairée par le soleil. Ces intrus involontaires décomposeraient vraisemblablement le carbone plus lentement en profondeur car ils ne se sont pas adaptés à la pression.

"Ces microbes survivent à peine dans les profondeurs marines. Mais ils ne s'y sentent pas vraiment à l'aise", a déclaré le microbiologiste marin Gerhard Herndl de l'Université de Vienne.

Mais d'autres microbes ne craignent pas du tout la pression. Certains mourront même s'ils sont décompressés. Certains de ces piézophiles épris de pression semblent avoir un vif appétit pour le carbone organique, ce qui amène certains scientifiques à penser que l'activité microbienne dans les profondeurs marines pourrait en fait être assez élevée - bien qu'il soit possible que lorsque les scientifiques échantillonnent ces communautés, "nous isolons simplement les" mauvaises herbes "qui poussent rapidement", a déclaré le microbiologiste marin Douglas Bartlett de la Scripps Institution of Oceanography, qui n'a pas participé à la nouvelle étude.

Tout est encore compliqué par l'énorme défi technique de travailler en profondeur. Maintenir sous pression un échantillon d'eau profonde après l'avoir ramené à la surface nécessite une chambre en titane robuste qui peut tolérer des différences de pression des centaines de fois supérieures à celles entre l'intérieur et l'extérieur de la Station spatiale internationale.

"C'est une ingénierie vraiment difficile à faire", a déclaré Bartlett. Ainsi, les scientifiques ont principalement mesuré les taux de dégradation du carbone en haute mer dans des échantillons dépressurisés ramenés à la surface.

Mais sans un moyen de faire des mesures dans des conditions naturelles de haute mer - pression et tout - il est impossible de savoir si les observations que les chercheurs ont faites dans des échantillons décompressés reflètent ce qui se passe dans les profondeurs.

Au lieu d'amener des échantillons d'eaux profondes à la surface pour des expériences, ils ont amené leurs expériences en eaux profondes.

Après des années à essayer de faire fonctionner les chambres de pression, Herndl et ses collègues ont adopté une approche différente ; au lieu d'amener des échantillons d'eaux profondes à la surface pour des expériences, ils apporteraient leurs expériences en eaux profondes.

Auparavant, des chercheurs japonais ont travaillé avec le groupe de Herndl pour développer un appareil qui peut être descendu d'un navire pour effectuer des mesures sous l'eau. L'appareil prélève un échantillon d'eau, effectue une expérience, puis ajoute un fluide spécial dans l'échantillon pour le "réparer", en préservant les microbes exactement tels qu'ils étaient en haute mer. Ensuite, l'échantillon est ramené à la surface pour les mesures.

Dans les océans Pacifique, Atlantique et Austral, des expériences avec cet appareil ont révélé que dans l'ensemble, les communautés microbiennes consommaient du carbone environ un tiers aussi rapidement à 4 000 mètres de profondeur qu'à la surface.

Environ 85% des microbes consommaient du carbone à peu près au même rythme quelle que soit la profondeur, et seulement 5% environ des microbes dans les échantillons d'eau de mer étaient des piézophiles aimant la pression. Les 10 % de microbes restants détestaient la pression. Ces communautés "réagissent énormément lorsque vous les libérez de la pression", engloutissant du carbone beaucoup plus rapidement qu'elles ne le font en haute mer, a déclaré Herndl. Parce que ces organismes sont beaucoup plus actifs à la pression de surface de la mer, les estimations précédentes des taux de dégradation du carbone des communautés microbiennes des grands fonds ont été "vraiment grossièrement surestimées", a-t-il ajouté.

La découverte pourrait avoir des implications importantes pour la géo-ingénierie et pour les budgets de carbone que les scientifiques utilisent pour construire des modèles climatiques.

"L'un des problèmes de notre époque est de savoir quoi faire face aux impacts climatiques."

"L'un des problèmes de notre époque est de savoir quoi faire face aux impacts climatiques", a déclaré Bartlett. Le pompage de dioxyde de carbone dans l'atmosphère entraîne le changement climatique, incitant certains à concevoir des solutions créatives de stockage du carbone. "Les gens envisagent des moyens d'amener plus de carbone organique particulaire dans l'océan profond pour l'enterrer et séquestrer ce carbone", donc connaître la vitesse à laquelle les microbes décomposent le carbone organique dans la mer profonde "est vraiment important", a-t-il déclaré.

En ce qui concerne la budgétisation du carbone, a ajouté Herndl, la découverte résout un problème de longue date. Les estimations précédentes des taux de dégradation du carbone des grands fonds ont révélé un décalage troublant : l'approvisionnement en matière organique coulant de la surface semblait bien inférieur à l'appétit des microbes des grands fonds pour ce carbone. Si les budgets sont vraiment déséquilibrés, "alors apparemment, nous ne comprenons pas comment fonctionne l'océan profond", a déclaré Herndl.

Mais la nouvelle demande de carbone plus faible mesurée dans cette étude correspond parfaitement à l'offre. Le décalage semble être simplement une question de surestimation des taux de dégradation du carbone dans les échantillons dépressurisés, ont déclaré Herndl et Bartlett.

"Il semble que ce soit la solution miracle - la solution qui avait échappé aux océanographes microbiens toutes ces années", a déclaré Bartlett, "ne [mesurant] pas l'activité microbienne dans les conditions réelles de haute mer."

"Les microbes sont de loin les principaux contributeurs au traitement du carbone dans l'océan profond", a déclaré Herndl. "Donc, cela fait une différence lorsque vous [calculez] un budget carbone mondial… cela fait une différence si vous estimez correctement ou non l'activité microbienne dans les profondeurs."

—Elise Cutts (@elisecutts), rédactrice scientifique

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