Des chercheurs montrent que la salinité des profondeurs marines a aidé à piéger le dioxyde de carbone

Dans une étude novatrice sur la géochimie des océans anciens, un chercheur de l’université Rutgers et un ancien étudiant en troisième cycle de Rutgers ont mis en évidence que la fin de la dernière période glaciaire, il y a environ 18 000 ans, une phase de réchauffement rapide de la planète, a coïncidé avec la remontée d’eaux salées restées piégées dans les profondeurs de l’océan.

Ces résultats, publiés dans la revue Nature Geoscience, apportent un nouvel éclairage sur la manière dont les niveaux de salinité des eaux les plus profondes de la Terre peuvent influencer la quantité de dioxyde de carbone, un gaz majeur responsable de l’effet de serre, présente dans l’atmosphère.

« Dans les océans actuels, il existe différentes masses d’eau majeures, chacune caractérisée par une salinité spécifique », explique Elisabeth Sikes, professeure au département des études marines et côtières de Rutgers University. « Les chercheurs soupçonnent depuis longtemps que la salinité des profondeurs océaniques est liée aux variations du dioxyde de carbone atmosphérique au fil des cycles glaciaires. Notre étude le démontre. »

Le dioxyde de carbone et la salinité des eaux profondes : un lien étroit

Les océans renferment de grandes quantités de dioxyde de carbone, qui absorbe le rayonnement infrarouge et contribue au réchauffement climatique. Une grande partie de ce carbone est absorbée en surface par les organismes marins lors de la photosynthèse.

Au fil de leur vie, puis après leur mort, ces organismes coulent vers les profondeurs. En se décomposant, ils libèrent du dioxyde de carbone dans les eaux profondes. Les différences de salinité entre les couches profondes de l’océan contribuent alors à créer une barrière, empêchant ce gaz de remonter vers la surface et de retourner dans l’atmosphère.

Le réchauffement et le refroidissement sont des phénomènes cycliques, qui accélèrent ou ralentissent la circulation océanique, connue sous le nom de « tapis roulant océanique mondial ». Durant les périodes chaudes, comme actuellement, l’océan circule plus rapidement, ce qui empêche les eaux profondes d’accumuler autant de dioxyde de carbone.

Lorsque la circulation océanique ralentit et que l’eau plus dense s’enfonce dans les régions froides, elle piège davantage de dioxyde de carbone. À terme, cette accumulation de dioxyde de carbone dans les profondeurs océaniques contribue à refroidir la planète, et le cycle se répète.

Les scientifiques savent que le réchauffement de la planète à la fin de la dernière glaciation s’est accompagné d’une libération massive de dioxyde de carbone depuis les profondeurs océaniques. En revanche, le devenir du sel qui aurait contribué à retenir ce dioxyde de carbone reste encore mystérieux.

« Le mécanisme exact, l’explication physique réelle de ce phénomène, est quelque chose que les chercheurs tentent de comprendre depuis longtemps », souligne Ryan H. Glaubke, chercheur postdoctoral associé à l’University of Arizona et auteur principal de l’étude.

Pour parvenir à cette conclusion, Glaubke et Elisabeth Sikes ont analysé la composition géochimique de microfossiles de la taille de grains de sable, formés par des organismes unicellulaires appelés foraminifères. Ces sédiments marins ont été prélevés à la limite entre les océans Indien et Austral, au large des côtes de l’ouest de l’Australie.

Ces microfossiles conservent des informations précieuses sur l’eau dans laquelle ils se sont formés, notamment sur sa salinité, précise Sikes.

Les chercheurs ont utilisé ces données issues des microfossiles pour reconstituer un historique local des niveaux de salinité. Ils ont ainsi découvert qu’au début de la dernière déglaciation, les eaux peu profondes de la partie haute de l’océan Indien sont devenues soudainement beaucoup plus salées pendant plusieurs milliers d’années. Cette augmentation correspond à d’autres signatures géochimiques confirmant que le sel provenait des profondeurs océaniques.

Selon les chercheurs, ces résultats mettent en évidence le rôle crucial joué par l’Océan Antarctique dans le climat de la planète. En effet, il s’agit de l’un des rares endroits où les eaux véritablement profondes, fortement chargées en dioxyde de carbone, remontent et relâchent ce gaz dans l’atmosphère.

Alors que les scientifiques poursuivent l’étude de la période actuelle de réchauffement, ils ne peuvent ignorer ce qui se passe dans l’hémisphère Sud, souligne Elisabeth Sikes. Bien que l’océan ait absorbé environ un tiers de l’ensemble des émissions de carbone issues des activités humaines, sans la « tache salée » des profondeurs océaniques, le dioxyde de carbone est stocké de manière moins efficace.

« D’une certaine manière, l’océan a été notre plus grand allié dans la lutte contre le changement climatique », explique Ryan H. Glaubke. « Mais sans une “tache salée” marquée comme celle qui existait dans l’océan glaciaire ancien, il ne peut pas retenir indéfiniment nos émissions de carbone ».

Référence de l'article :

Glaubke, R.H., Sikes, E.L., Sosdian, S.M. et al. Elevated shallow water salinity in the deglacial Indian Ocean was sourced from the deep. Nat. Geosci. 18, 893–900 (2025). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01756-7