Éruption volcanique. © Wead, Adobe Stock
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Une fertilisation d'origine volcanique des océans aurait entraîné une des plus grandes extinctions de masse

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Des scientifiques de l'Université de Southampton ont étudié les effets de matériaux volcaniques sur la chimie des océans à la fin de l'Ordovicien, il y a environ 450 millions d'années, pour tenter d'expliquer l'intense refroidissement de la Terre à cette époque qui aurait entraîné l'extinction de près de 85 % des espèces marines. Bien que les épisodes volcaniques soient généralement associés à des périodes de réchauffement sur le court terme, les chercheurs avancent que des interactions avec les océans pourraient permettre un refroidissement global sur du plus long terme, notamment grâce à l'augmentation du taux de phosphore dans les océans.

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[EN VIDÉO] La plus grosse éruption volcanique du Sakurajima  Dimanche 18 août 2013, le volcan Sakurajima a explosé. Son panache a atteint 5 km de haut, ce qui fait de cette éruption la plus importante depuis 2006, c'est-à-dire depuis que le volcan est surveillé par la Japan Meteorological Agency. © tubemediacom, YouTube 

Deuxième plus grand évènement d'extinction massive, l'extinction Ordovicien-Silurien correspond à la disparition de près de 85 % des espèces de l'époque, il y a environ 450 millions d'années. D'après les divers témoins géologiques de cet épisode, l'extinction aurait été marquée par deux pics distincts de quelques millions d'années : le premier aurait été provoqué par un refroidissement global rapide, tandis que le deuxième serait associé à une hausse rapide du niveau de la mer, combinée à des océans fortement appauvris en oxygène.

Les causes initiales de ce refroidissement sont encore assez débattues : quand certains scientifiques évoquent le développement des plantes non vasculaires sur la terre ferme (fixant de grandes quantités de dioxyde de carbone), d'autres suspectent un énorme impact météoritique. Mais, d'après Jack Longman, principal auteur de l'étude publiée dans Nature, d'intenses épisodes de volcanisme pourraient expliquer cette période de glaciation.

Son hypothèse est d'ailleurs confortée par l'identification de deux périodes d'intense volcanisme sur l'actuelle Amérique du Nord et la Chine qui coïncideraient étroitement avec l'épisode de glaciation. Seulement, les éruptions volcaniques sont généralement associées au dégazage de dioxyde de carbone, fort gaz à effet de serre tendant à réchauffer la Planète. L'équipe a alors cherché à déterminer un processus secondaire, lié au volcanisme, qui pourrait expliquer les phénomènes de refroidissement observés. 

Image satellite d'un panache volcanique s'élevant au-dessus du mont Cleveland le 23 mai 2006. © Nasa

Le phosphore comme principal suspect

En étudiant les interactions entre les océans et les matériaux volcaniques, les chercheurs ont déterminé que ces derniers subissaient de fortes altérations chimiques, comprenant la libération de phosphore et provoquant un phénomène de « fertilisation » des océans : considéré comme un macronutriment, le phosphore est l'un des éléments clé de la vie, rythmant les capacités photosynthétiques et l'absorption du dioxyde de carbone des algues.

Ainsi, d'après l'étude, une augmentation du taux de phosphore dans les océans aurait permis dans un premier temps la prolifération d'algues photosynthétiques ; celles-ci, après leur enfouissement dans les fonds marins, auraient fixé le dioxyde de carbone atmosphérique dans les sédiments marins, faisant baisser la température terrestre globale.

L'hypothèse a été vérifiée en étudiant des couches de cendres volcaniques dans des sédiments marins bien plus jeunes afin de comparer les teneurs en phosphore avant et après une interaction avec de l'eau de mer, permettant aux chercheurs de développer un modèle biogéochimique pour comprendre les effets d'un ajout rapide d'une vague de phosphore sur le cycle du carbone.

Des algues vertes sur la plage (Finistère Nord, Bretagne, France). © Thesupermat

Un effet domino dévastateur

Mais ces apports en phosphore auraient pu avoir des conséquences encore plus dévastatrices : les chercheurs de l'étude suspectent en effet qu'ils aient pu contribuer aux phénomènes d'anoxie (faible teneur en oxygène) mesurés dans les océans à cette époque, via des processus d'eutrophisation (accumulation de nutriments dans un milieu donné) : de la même manière qu'observé actuellement à la suite des activités humaines, certaines espèces végétales auraient proliféré aux dépends des autres, consommant tout l'oxygène présent dans l'eau et provoquant la mort des autres espèces.

Les scientifiques avancent que ce phénomène d'eutrophisation pourrait expliquer le second pic d'extinction mesuré à la fin de l'Ordovicien. Ils concluent que, si des épisodes volcaniques peuvent générer un épisode de réchauffement sur le court terme par l'action du dioxyde de carbone, ils peuvent également être à l'origine de réchauffements sur plusieurs millions d'années via des processus secondaires.

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