La mer Méditerranée est si chaude qu'elle forme des cristaux de carbonate

Oct 14, 2023

Matt Simon

Si vous vous tenez sur la côte d'Israël et contemplez la mer Méditerranée, vous apercevrez des eaux calmes et d'un bleu profond qui ont soutenu les humains pendant des millénaires. Sous la surface, cependant, quelque chose d'étrange se déroule : un processus appelé stratification perturbe la façon dont la mer traite le dioxyde de carbone.

Pensez à cette partie de la Méditerranée comme un gâteau fait de liquide, essentiellement. La lumière du soleil intense chauffe la couche supérieure d'eau qui repose sur des couches plus froides et plus profondes en dessous. En pleine mer, où les températures de l'eau sont plus basses, le CO2 se dissout dans l'eau salée, ce qui permet aux mers de la Terre d'absorber collectivement un quart des émissions de carbone que les humains pompent dans l'atmosphère. Mais comme la mer Méditerranée orientale se réchauffe en été, elle ne peut plus absorber ce gaz et commence à la place à le libérer.

C'est la même chose qui se passe dans une bouteille de soda gazéifiée avec du dioxyde de carbone. "Vous le gardez généralement au froid, de sorte que les gaz dissous resteront dissous", explique Or Bialik, géoscientifique à l'Université de Münster en Allemagne. "Si vous le laissez dans votre voiture pendant un moment et que vous essayez de l'ouvrir, tous les gaz vont s'échapper d'un coup, car lorsqu'il se réchauffe, la capacité du fluide à retenir le CO2 diminue." Boom, fizz, vous avez un gâchis sur vos mains.

En Méditerranée orientale, cette dynamique est plutôt plus conséquente pour le climat qu'un intérieur de voiture collant, car la mer commence à cracher de grandes quantités de CO2 que l'eau ne peut plus retenir. Et Bialik et ses collègues ont découvert que ces eaux qui se réchauffent et se stratifient regorgent d'un deuxième problème de carbone : l'équipe a récemment capturé des cristaux d'aragonite dans des pièges à sédiments. L'aragonite est une forme de carbonate de calcium, que les créatures océaniques comme les escargots utilisent pour construire leurs coquilles. Sauf dans la Méditerranée orientale de plus en plus chaude, l'aragonite se forme de manière abiotique. C'est un autre signe que l'eau devient si chaude qu'elle libère sa charge de carbone.

Dans ces eaux chaudes, peu profondes et stables, le fluide au-dessus ne se mélange pas beaucoup avec les couches plus froides sous-jacentes, contrairement aux parties plus profondes de l'océan, où la remontée d'eau fait remonter du H2O plus frais. "Les conditions sont si extrêmes que nous pouvons certainement générer chimiquement du carbonate de calcium à partir de ces eaux, ce qui a été une sorte de choc pour nous", déclare Bialik, coauteur d'un récent article décrivant la découverte dans la revue Scientific Reports. (Il a fait la recherche à l'Université de Malte et à l'Université de Haïfa.) "C'est fondamentalement comme un bécher qui reste là pendant très longtemps, et c'est assez long pour déclencher ces réactions et commencer à générer ces cristaux."

C'est comme les expériences que vous auriez pu faire quand vous étiez enfant avec des cristaux de sucre. Vous avez ajouté un tas de sucre à l'eau, en la saturant. Rien ne s'est passé jusqu'à ce que vous laissiez tomber une ficelle, ce qui permettait au sucre de se précipiter en amas de graisse qui s'accrochaient à la ficelle. De même, lorsque la Méditerranée se réchauffe et se stratifie, elle se sature en carbonate. Bialik et ses collègues ne peuvent pas encore dire comment exactement les réactions d'aragonite se produisent, mais ils peuvent commencer avec des noyaux comme des grains de poussière soufflés sur la terre voisine, sur lesquels les couches d'aragonite se transforment en cristaux - une très petite version de la chaîne dans l'eau sucrée.

Brenda Stolyar

Personnel filaire

Chevalier

Médée Jordanie

Il convient également de noter que la mer Méditerranée est l'une des masses d'eau les plus polluées par les microplastiques au monde : en 2020, les scientifiques ont rapporté avoir trouvé 2 millions de particules dans un seul mètre carré de sédiments de seulement 5 centimètres d'épaisseur. Si des cristaux d'aragonite se forment autour de microplastiques flottant dans la colonne d'eau, Bialik ne le sait pas. "Ils pourraient probablement se former autour de n'importe quel centre de nucléation", explique Bialik. "Je soupçonne que les microplastiques peuvent également être possibles. Mais comme les scientifiques aiment le dire, davantage de recherches sont nécessaires."

Ce que Bialik et ses collègues peuvent dire, cependant, c'est que lorsque ces cristaux se forment, ils libèrent du CO2. À tel point, calcule Bialik, qu'ils représentent peut-être 15% du gaz que la mer Méditerranée émet dans l'atmosphère.

Au fur et à mesure que la mer se réchauffe et perd son CO2, à la fois de l'eau qui la crache et des cristaux qui prolifèrent, son acidité diminue en fait. C'est le processus opposé à celui qui cause l'acidification généralisée des océans : à mesure que les humains rejettent plus de CO2 dans l'atmosphère, les océans en absorbent davantage et la réaction chimique qui s'ensuit augmente l'acidité. L'acidification rend plus difficile la construction de coquilles ou d'exosquelettes à partir de carbonate de calcium pour des organismes comme les coraux et les escargots (connus collectivement sous le nom de calcifiants). Mais à mesure que la Méditerranée se réchauffe et libère son carbone absorbé dans l'atmosphère, elle devient plus basique, inversant cette acidification.

Ça devrait être génial pour les calcificateurs, non ? Pas nécessairement. "Beaucoup d'entre eux ont des plages de températures spécifiques dans lesquelles ils peuvent construire leurs coquilles - ni trop chaud, ni trop froid", explique Bialik. Ainsi, même si la mer devient moins acide à mesure qu'elle se réchauffe, cette chaleur stresse ces organismes d'une manière différente. (Sans parler du stress d'être constamment exposé à des niveaux extrêmes de microplastiques.)

Il n'est pas clair si des cristaux d'aragonite se forment dans plus d'endroits dans le monde. Les scientifiques sont déjà au courant des "événements de merlan", dans lesquels le carbonate de calcium se précipite de manière beaucoup plus évidente, transformant les eaux autour des Bahamas et du golfe Persique en une couleur laiteuse. En Méditerranée orientale, il n'y avait pas d'événement évident de merlan à indice chez Bialik et ses collègues. Au lieu de cela, ils sont tombés sur les cristaux dans leurs pièges à sédiments.

"Il s'agit d'une zone quelque peu unique avec une variété de conditions qui doivent se produire pour que cela fonctionne", explique le chimiste marin Andrew Dickson de la Scripps Institution of Oceanography, qui n'a pas participé à la recherche. "La question est alors de savoir dans quelle mesure cet environnement est-il vraiment spécial ou est-il commun autour des océans? Et je n'ai pas une image claire de cela dans mon esprit."

Il se peut que les conditions de la Méditerranée orientale ne soient pas reproduites dans de nombreux autres endroits, donc Dickson penche vers l'idée que cela n'est peut-être pas particulièrement courant. Mais Bialik souligne que, où que cela se produise, cela pourrait causer un problème climatique : la formation de cristaux d'aragonite peut perturber la capacité de l'eau à absorber le CO2 atmosphérique, interférant ainsi avec la façon dont l'océan réduit les niveaux de gaz réchauffant la planète.

"Je ne dirai pas que nous comprenons encore tout cela et que nous comprenons parfaitement ce qui le régit - quand il s'allume et quand il s'éteint", déclare Bialik. "Nous ne pensions même pas que ce processus se produisait à cette échelle en eaux libres, dans des conditions marines normales. Et nous avons donc encore beaucoup de choses à comprendre à ce sujet."