L’intérieur de la Terre absorbe plus de carbone que prévu – le piégeant loin dans les profondeurs

Des scientifiques de l’Université de Cambridge et de NTU à Singapour ont découvert que les collisions lentes de plaques tectoniques attirent plus de carbone à l’intérieur de la Terre qu’on ne le pensait auparavant.

Ils constatent que le carbone aspiré à l’intérieur de la Terre dans les zones de subduction – où les plaques tectoniques entrent en collision et s’enfoncent dans l’intérieur de la Terre – a tendance à rester en profondeur, plutôt que d’apparaître sous forme d’émissions volcaniques.

Leurs conclusions, publiées dans Connexions naturelles, suggère qu’environ un tiers du carbone recyclé sous les chaînes volcaniques retourne à la surface via le recyclage, contrairement aux théories précédentes selon lesquelles ce qui tombe remonte principalement à la surface.

Une solution pour lutter contre le changement climatique consiste à trouver des moyens de réduire la quantité de dioxyde de carbone₂ dans l’atmosphère terrestre. En étudiant le comportement du carbone au plus profond de la Terre, qui comprend la majorité du carbone de notre planète, les scientifiques peuvent mieux comprendre l’ensemble du cycle de vie du carbone sur Terre, et comment il circule entre l’atmosphère, les océans et la vie à la surface.

Les parties les mieux comprises du cycle du carbone se trouvent à la surface de la Terre ou à proximité, mais les réserves profondes de carbone jouent un rôle clé dans le maintien de l’habitabilité de notre planète en régulant le dioxyde de carbone dans l’atmosphère.₂ niveaux. « Nous avons actuellement une assez bonne compréhension des réservoirs de carbone de surface et des flux entre eux, mais nous en savons peu sur les réserves internes de carbone de la Terre, qui recyclent le carbone sur des millions d’années », a déclaré l’auteur principal Stefan Farsang, qui a mené la recherche. Doctorant au Département des Sciences de la Terre de l’Université de Cambridge.

Le carbone peut être rejeté dans l’atmosphère de plusieurs manières (comme le dioxyde de carbone₂Mais il n’y a qu’un seul chemin par lequel il peut retourner à l’intérieur de la Terre : par la subduction des plaques. Ici, le carbone en surface, par exemple sous forme de coquillages et de micro-organismes qui piègent le dioxyde de carbone dans l’atmosphère₂ Dans leurs coquilles, ils sont dirigés vers le sol. Les scientifiques pensaient qu’une grande partie de ce carbone retournait ensuite dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone.₂ par les émissions des volcans. Mais la nouvelle étude révèle que les réactions chimiques dans les roches englouties dans les zones de subduction piègent le carbone et l’envoient plus profondément à l’intérieur de la Terre, empêchant une partie de revenir à la surface de la Terre.

L’équipe a mené une série d’expériences à l’installation européenne de rayonnement synchrotron, et « l’ESRF dispose d’installations de pointe et de l’expertise dont nous avons besoin pour obtenir nos résultats », a déclaré le co-auteur Simon Redfern, doyen de la faculté des sciences de NTU Singapour. « L’installation peut mesurer de très faibles concentrations de ces métaux dans les conditions de pression et de température élevées qui nous intéressent. » Pour reproduire les hautes pressions et températures des régions d’éruption, ils ont utilisé une « enclume en diamant » chaude, dans laquelle des pressions extrêmes sont obtenues en pressant deux petites enclumes en diamant sur l’échantillon.

Les travaux soutiennent de plus en plus de preuves que les roches carbonatées, qui ont la même composition chimique que la craie, deviennent moins riches en calcium et plus riches en magnésium lorsqu’elles sont canalisées plus profondément dans le manteau. Ce déplacement chimique rend les carbonates moins solubles – ce qui signifie qu’ils ne sont pas attirés par les fluides qui alimentent les volcans. Au lieu de cela, la majorité des carbonates s’enfoncent profondément dans le manteau où ils peuvent éventuellement devenir du diamant.

« Il y a encore beaucoup de recherches à faire dans ce domaine », a déclaré Varsang. « À l’avenir, nous visons à améliorer nos estimations en étudiant la solubilité des carbonates à des températures plus larges, des plages de pression et dans de nombreuses compositions de fluides. »

Les résultats sont également importants pour comprendre le rôle de la formation de carbonate dans notre système climatique en général. Nos résultats montrent que ces minéraux sont très stables et peuvent définitivement piéger le CO₂ de l’atmosphère en formes minérales solides qui peuvent conduire à des émissions négatives », a déclaré Redfern. L’équipe cherchait à utiliser des méthodes similaires pour capturer le carbone qui déplace le dioxyde de carbone dans l’atmosphère.₂ En stockage dans les roches et les océans.

Ces résultats nous aideront également à mieux comprendre les moyens de séquestrer le carbone dans la Terre solide, en dehors de l’atmosphère. Si nous pouvons accélérer ce processus plus rapidement que la nature ne le gère, cela pourrait être une voie pour aider à résoudre la crise climatique », a déclaré Redfern.

Référence : « Le cycle du carbone profond est contraint par la solubilité des carbonates » par Stéphane Farsang, Marion Lovell, Chushuai Zhao, Mohamed Mezouar, Angelica Rosa, Remo N. Widmer, Xiaoli Feng, Jin Liu et Simon AT Redfern, 14 juillet, 2021, Connexions naturelles.
DOI : 10.1038 / s41467-021-24533-7