Source possible d’une ancienne éruption de méthane identifiée – Ars Technica

Il y a cinquante-six millions d’années, Des milliards de tonnes Le carbone s’est retrouvé dans l’atmosphère, acidification océans et provoquant un réchauffement supplémentaire du climat mondial déjà chaud 5°C (9°F) – Un épisode connu sous le nom de maximum thermique Paléocène-Éocène ou PETM.

Dans l’état actuel des choses, le réchauffement climatique a affecté l’environnement terrestre et marin. Forte pluie Et Stress thermique Le plancton est à la base du réseau alimentaire. Les animaux sauvages avaient un pourcentage élevé de extinction Et remplacer par Types plus petitsIl y a eu une extinction massive des petites créatures qui fabriquent des coquillages et vivent au fond de la mer. Soutenir un climat plus chaud Crocodiles Et Forêts marécageuses de cyprèscomme ceux que l’on trouve aujourd’hui dans le sud-est des États-Unis, dans les latitudes arctiques couvertes de glace et dans la toundra aujourd’hui.

D’où vient tout ce carbone ?

Sa source est débattue depuis des années, certains scientifiques accusant la déstabilisation de la glace de méthane sur le fond marin, tandis que d’autres soulignent l’activité volcanique généralisée dans l’Atlantique Nord à l’époque. La modélisation de la transition isotopique du carbone indique de quel carbone il provient Sources organiques et volcaniquesMais les proportions relatives ne sont pas réglées.

une Nouvelle étude Dans la revue Nature Geoscience, le professeur Christian Berndt du Centre de recherche océanique GEOMAR Helmholtz en Allemagne attribue la responsabilité au magma souterrain qui rejette du méthane et du dioxyde de carbone.₂ Des sédiments marins à l’atmosphère via des explosions de gaz appelées ventilations hydrothermales. Berndt a travaillé avec un groupe international de 35 co-auteurs sur cet article.

17 ans d’attente pour un rendez-vous

L’idée selon laquelle la ventilation hydrothermale jouait un rôle majeur dans le PETM remonte à 2013 2004. Les images sismiques collectées pour l’exploration pétrolière et gazière ont montré que les sédiments marins au large de la Norvège étaient remplis de milliers de cratères âgés de PETM, et d’autres études ont trouvé des cratères similaires. Près du Groenland. Mais les images sismiques n’ont pas permis de déterminer le moment où les cratères se sont formés avec suffisamment de précision pour déterminer s’ils ont joué un rôle dans le déclenchement du PETM : « C’était essentiellement une conjecture », a déclaré Berndt.

Pour savoir si les évents étaient réellement à l’origine du PETM, ils ont dû en obtenir des échantillons pour les dater, ce qui a nécessité un forage profond dans le fond marin à 5 600 pieds (1,7 km) sous l’océan Atlantique.

Ainsi, en 2004, Berndt et plusieurs co-auteurs ont formellement proposé un projet de forage et d’échantillonnage d’une cheminée hydrothermale, mais ils ont dû attendre 17 ans avant de finalement commencer le forage en 2021 dans le cadre du projet. Programme international de découverte des océans (IODP). « Il faut être patient », a déclaré Berndt.

Berndt et ses collègues étaient à bord du navire de forage scientifique JOIDESsolution alors qu’il forait cinq puits à Modgunn Vent, à environ 200 milles au large des côtes norvégiennes. Le cratère au sommet de l’ouverture mesure environ 1,3 kilomètres (4 300 pieds) de largeur et environ 80 mètres (260 pieds) de profondeur. Sous le cratère, les images sismiques montrent une zone d’alimentation en forme de cheminée de 400 mètres de profondeur, reliant le cratère à une couche de magma désormais gelé appelée « seuil ».

le moment idéale?

« C’était une chose intéressante au début de la période PETM », a déclaré Berndt à Ars.

Les échantillons récupérés dans les puits fournissent « des preuves concluantes de l’évacuation hydrothermale immédiatement avant le début de la période PETM », confirmant le « rôle majeur » des évents dans le réchauffement de la période PETM, affirment Berndt et ses collègues dans leur article. Ils fondent cela sur deux éléments de preuve trouvés dans le trou : le changement mondialement reconnu des isotopes du carbone qui caractérise le PETM et la présence d’un type de plancton qui n’était présent que pendant le PETM.

« Ce qui est crucial et plus précis, c’est l’excursion des isotopes du carbone », a déclaré Berndt.

Mais ces deux éléments de preuve n’apparaissent que dans les sédiments qui ont rempli le cratère. après Formé au début; Ils ont été retrouvés à 10-15 mètres au-dessus du fond du cratère. Cette distance laisse une marge de manœuvre pour associer le trou au début de la période PETM. « Cela signifie que le trou s’est formé très peu de temps avant le PETM et qu’il s’est rempli pendant le PETM », a déclaré Berndt.

Le professeur Abe Slogs de l’Université d’Utrecht, qui n’a pas participé à l’étude de Berndt, convient que « le cratère est plus ancien que la période PETM ». Mais Slugs souligne que les espèces de plancton trouvées dans ces sédiments étaient présentes dans tout le PETM. « L’espèce ne peut donc pas faire la distinction entre le début et le corps d’un événement », a déclaré Slogs. En d’autres termes, la présence de cette espèce ne peut pas réduire le temps de formation du cratère à moins d’une fenêtre assez grande.

Alors, combien de temps s’écoule avant qu’un trou ne se forme au cours d’une période PETM ?

Si cela s’était produit il y a des milliers d’années, le gaz issu de son éruption aurait atteint l’atmosphère beaucoup plus tôt pour déclencher un PETM. Mais si le volcan, et d’autres volcans, étaient entrés en éruption il y a quelques siècles ou quelques milliers d’années, cela aurait pu faire monter les températures.

Berndt soutient que les 10 à 15 m de sédiments qui ont rempli le cratère avant le déplacement isotopique et l’apparition du plancton PETM ne représentent qu’une courte période de temps. « Cela pourrait prendre 200 ans, peut-être jusqu’à 3 000 ans, ou quelque chose comme ça », a-t-il ajouté.

Il montre un exemple Forage à l’explosif C’est arrivé en mer du Nord en 1964 [a] Il a déclaré qu’un trou de 50 mètres de profondeur dans la mer du Nord était désormais presque comblé. De plus, certains des gisements de Modgunn Vent contiennent des couches annuelles Floraison saisonnière du plancton Il semblerait qu’il se remplissait rapidement.

Profondeur correcte

Le professeur Tom Gernon de l’Université de Southampton, qui n’a pas participé à l’étude de Berndt, a déclaré : « La principale avancée de cette étude est que l’équipe a montré de manière convaincante que les évents se sont formés dans une colonne d’eau assez peu profonde à peu près au moment du PETM. « . Ars.

La preuve d’une éruption peu profonde vient du fait que le remplissage du cratère contient beaucoup de matériaux d’origine terrestre et de fossiles de plancton qui vivaient dans des eaux peu profondes. Mais il n’y avait aucun signe de mouvement des vagues, donc il devait être suffisamment profond pour ne pas être affecté par les vagues. Ces faits imposent des limites à la profondeur de l’eau au moment de l’éruption du cratère ; « Peut-être que 30 à 150 mètres est une bonne estimation », a déclaré Berndt.

De plus, les images sismiques montrent que peu de temps après que le cratère se soit rempli de sédiments, le fond marin est devenu suffisamment peu profond pour être érodé par les vagues. Il ne pouvait donc pas être beaucoup plus profond lorsque le cratère est entré en éruption.

« Pourquoi ce climat était-il pertinent ? » » demanda Berndt.

La profondeur d’une éruption fait une grande différence dans son effet sur le climat. En effet, le méthane est un puissant gaz à effet de serre dans l’atmosphère, et ce d’autant plus 25 fois plus fort de dioxyde de carbone₂Mais il faut qu’elle pénètre dans l’atmosphère pour la réchauffer. Aujourd’hui, la majeure partie du méthane qui s’élève dans les eaux profondes est transformée en dioxyde de carbone.₂ avant de pouvoir s’échapper dans l’atmosphère. Pour Modgunn Vent, « cette faible profondeur d’eau permettra au méthane d’atteindre directement l’atmosphère… et c’est vraiment l’importance », a expliqué Berndt.

Si vous deviez voyager dans le temps pour observer l’une de ces explosions depuis un évent situé à 100 mètres sous le niveau de la mer, « vous verriez probablement beaucoup d’eau boueuse à la surface et probablement beaucoup de bulles de méthane », a déclaré Berndt. Mais si l’évent n’avait que 30 mètres de profondeur, l’éruption « serait vraiment projetée en l’air ! » il a dit.

Sur la base du nombre d’évents qui apparaissent dans les données sismiques des deux côtés de l’Atlantique Nord, Berndt estime que des milliers d’entre eux ont explosé au début du PETM, leur impact cumulé sur le climat serait donc énorme. Certains d’entre eux étaient énormes – juste là Une ouverture de 11 kilomètres de large Au large du Groenland, elle a la taille de Buffalo, dans l’État de New York, ou de Savannah, en Géorgie.

La modélisation La façon dont la chaleur se propage à partir des « seuils » de magma souterrains pour libérer le gaz des sédiments montre que de nombreux évents peuvent avoir continué à libérer du méthane pendant une longue période, prolongeant leur effet thermique – pendant « peut-être 10 000 ans environ », a déclaré Berndt.

Il faudra peut-être des décennies pour régler le débat

Malgré les preuves « concluantes » présentées par Berndt et ses collègues, Gernon et Sluis ne sont pas convaincus. « En ce qui concerne le rôle majeur potentiel des sources hydrothermales dans l’augmentation du réchauffement climatique, je pense que le jury n’a pas encore été élucidé », a déclaré Gernon, qui a participé à l’étude. Récemment publié un article Blâmer l’entreprise₂ Émis par une éruption soudaine d’activité volcanique comme cause. « Les évents n’étaient pas la cause du début de la période PETM, mais ils ont contribué à la durée anormalement longue de la période PETM », a déclaré Slugs à Ars.

Échantillonner davantage de bouches d’aération dans l’Atlantique Nord aiderait à régler le débat. Mais les scientifiques intéressés ont dû attendre 17 ans pour obtenir ces puits, et la National Science Foundation Le navire a depuis été annulé Qui les a déterrés et n’a pas de remplacement prévu. La poursuite des forages pourrait donc prendre des décennies. « L’IODP est le programme géoscientifique le plus important et le plus réussi au monde au cours des 50 dernières années. Il serait donc insensé de l’abandonner complètement et de ne pas le remplacer », a déclaré Berndt.

Pendant ce temps, d’autres scientifiques examinent actuellement les roches récupérées par les forages à la recherche de matériaux adaptés à la datation radiométrique à haute résolution, ce qui pourrait mieux contraindre le moment du forage.

Sciences naturelles de la Terre, 2023. DOI : 10.1038/s41561-023-01246-8