Des zones volcaniques massives ont continué à libérer du dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère longtemps après la fin de leur activité en surface. Cela pourrait expliquer la durée de certains épisodes de changement climatique, selon une étude publiée mercredi.
«Nos découvertes sont importantes, car elles identifient une source cachée de CO2 dans l'atmosphère à des moments de réchauffement soudain du climat de la Terre, qui a duré bien plus longtemps que ce que nous attendions», explique Benjamin Black, volcanologue de l'Université Rutgers-New Brunswick (États-Unis), qui a dirigé les recherches menées par une équipe internationale de géoscientifiques.
«Nous pensons avoir trouvé un élément essentiel du puzzle sur la manière dont le climat de la Terre a été perturbé, et peut-être tout aussi important, sur la manière dont il s'est rétabli», poursuit M. Black, dans un communiqué de presse accompagnant la publication de l'étude dans Nature Geoscience.
Les «provinces ignées de grande ampleur» (LIP), de vastes régions formées par des éruptions massives de magma sur une courte période géologique, sont associées à quatre des cinq grandes extinctions de masse depuis l'apparition de la vie complexe sur Terre. Ces éruptions ont émis d'énormes quantités de gaz dans l'atmosphère, notamment du CO2 et du méthane, entraînant un réchauffement climatique global et une acidification des océans.
Lent rétablissement
Il y a 252 millions d'années, à la fin du Permien, une activité volcanique intense dans une de ces LIP, les Trapps de Sibérie, a entraîné le plus sévère épisode de perte de biodiversité de l'histoire de notre planète. Plus de 90% des espèces marines et 70% des espèces terrestres ont disparu. Effet de serre, concentration élevée de CO2 et perturbations du cycle du carbone ont persisté pendant environ cinq millions d'années, soit environ trois millions d'années au-delà de la période d'activité volcanique.
Ce rétablissement du climat plus lent qu'attendu par les modèles climato-biogéochimiques intrigue depuis longtemps les scientifiques. Existe-t-il des seuils au-delà desquels les systèmes naturels de régulation du climat commenceraient à ne plus fonctionner? Et sinon, comment expliquer la durée de ces épisodes bien plus longue que l'activité volcanique les ayant provoqués?
Les auteurs de l'étude ont compilé des analyses chimiques des laves, développé des modèles informatiques simulant la fusion à l'intérieur de la Terre et comparé les résultats avec les archives climatiques conservées dans les roches sédimentaires. Avant d'avancer l'hypothèse que la phase d'activité volcanique de surface ne serait en fait pas la seule à avoir libéré du CO2.
Même lorsque les éruptions ont cessé, la production de magma s'est poursuivie en profondeur, dans la croûte et le manteau terrestre, et a continué à dégazer du CO2, entraînant un réchauffement prolongé du climat.
CO2 anthropique
Si l'hypothèse de cette source «cachée» de dioxyde de carbone est confirmée, cela pourrait signifier que le «thermostat» de la Terre fonctionne mieux que ce que les scientifiques pensaient, avancent les auteurs. Mais ce type de volcanisme «ne peut certainement pas expliquer le changement climatique actuel», clarifie toutefois M. Black auprès de l'AFP.
Ce phénomène «rare et exceptionnellement énorme, capable de mobiliser suffisamment de magma pour recouvrir les États-Unis continentaux ou l'Europe d'une couche de lave d'un demi-kilomètre de profondeur» s'est produit pour la dernière fois sur Terre il y a 16 millions d'années, souligne-t-il.
Actuellement, le carbone libéré dans l'atmosphère par tous les volcans de la Terre réunis représente «moins de 1%» des émissions de CO2 liées aux activités humaines, détaille le volcanologue.
«Notre étude suggère que les systèmes de contrôle du climat de la Terre continuent de fonctionner même dans des conditions extrêmes», note M. Black. Ce qui lui «donne l'espoir que les processus géologiques seront capables de retirer progressivement le CO2 d'origine anthropique de l'atmosphère, mais cela prendra tout de même des centaines de milliers à des millions d'années».