Entre la communauté scientifique, les gouvernements, les organisations humanitaires et même les planificateurs militaires, le changement climatique est considéré comme la plus grande menace qui pèse sur l'humanité aujourd'hui. Entre l'augmentation de la famine, des maladies, des inondations, des déplacements, des conditions météorologiques extrêmes et du chaos qui en résultent, il est clair que la façon dont nous provoquons le réchauffement de notre planète a des conséquences désastreuses.
Mais il existe un certain nombre de scénarios où le mal qui est fait maintenant pourrait entraîner un effet d'emballement conduisant à des extinctions massives. Cette possibilité a été illustrée dans une étude récente menée par le professeur du MIT Daniel Rothman avec le soutien de la NASA et de la National Science Foundation (NSF). Selon Rothman, nous risquons de franchir un «seuil de carbone» qui pourrait entraîner un effet d'emballement avec les océans de la Terre.
Rothman, professeur de géophysique et codirecteur du Centre Lorenz du Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes du MIT, a passé ces dernières années à nous avertir du seuil critique auquel nous sommes confrontés. En 2017, il a publié un article dans Avancées scientifiques qui a averti que les océans de la Terre pourraient contenir suffisamment de dioxyde de carbone d'ici 2100 pour déclencher une extinction massive.
Depuis lors, Rothman a affiné cette prédiction en étudiant la façon dont le cycle du carbone réagit une fois qu'il a dépassé un seuil critique. Dans son nouvel article, paru dans le Actes de l'Académie nationale des sciences, Rothman a utilisé un modèle mathématique simple qu'il a développé pour représenter le cycle du carbone dans l'océan supérieur de la Terre et comment il pourrait se comporter lorsque ce seuil est franchi.
Ce cycle consiste à libérer du carbone dans l'atmosphère terrestre (en grande partie grâce à l'activité volcanique) et à le stocker dans le manteau terrestre sous forme de minéraux carbonatés. Nos océans servent également de «puits de carbone», éliminant le carbone atmosphérique de l'air et le convertissant en acide carbonique. Ce cycle a maintenu les températures de la planète et les niveaux d'acidité de l'océan stables dans le temps.
Lorsque le dioxyde de carbone de l'atmosphère se dissout dans l'eau de mer, il a également pour effet de diminuer les concentrations d'ions carbonate dans l'océan. Lorsqu'elles tombent en dessous d'un certain seuil, les coquilles en carbonate de calcium commencent à se dissoudre et les organismes qui en dépendent pour leur protection ont plus de mal à survivre.
Cela est préjudiciable pour deux raisons. D'une part, cela signifie qu'une partie importante du cycle de vie marin commencerait à mourir. De l'autre, les coquilles jouent un rôle important dans l'élimination du dioxyde de carbone de l'océan supérieur. Cela se produit du fait que des organismes dépendent de leurs coquilles pour les aider à couler au fond de l'océan, emportant avec eux du carbone organique détritique.
Par conséquent, l'augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique (et l'acidification des océans qui en résulte) signifie moins d'organismes calcifiants et moins de dioxyde de carbone éliminé. Comme Rothman l'a expliqué dans une récente interview avec MIT News:
"C’est une rétroaction positive. Plus de dioxyde de carbone conduit à plus de dioxyde de carbone. La question d'un point de vue mathématique est la suivante: une telle rétroaction est-elle suffisante pour rendre le système instable? »
Ce processus s'est produit de nombreuses fois au cours de l'histoire de la Terre. Comme Rothman l'a indiqué dans son étude, les preuves tirées de l'étude des couches sédimentaires montrent que les réserves de carbone des océans ont changé rapidement (puis récupéré) des dizaines de fois au cours des 540 derniers millions d'années. La plus dramatique de ces événements a eu lieu à peu près au même moment que quatre des cinq grandes extinctions massives de l'histoire de la Terre.
Dans chacun de ces cas, Rothman conclut que l'augmentation du dioxyde de carbone (graduelle ou soudaine) a finalement dépassé un seuil, entraînant un effet de cascade incontrôlée impliquant des rétroactions chimiques. Cela a conduit à une acidification extrême de l'océan et à l'amplification des effets du déclencheur d'origine.
De plus, pour environ la moitié des perturbations du modèle de Rothman, le taux d’augmentation du carbone était essentiellement le même une fois mis en marche. Dans le passé, les déclencheurs étaient probablement dus à l'augmentation de l'activité volcanique ou à d'autres événements naturels, mais ils se sont produits au cours de dizaines de milliers d'années. Aujourd'hui, l'humanité pompe le CO2 dans l'atmosphère à un rythme inédit dans les archives géologiques.
C’est là l’une des principales conclusions de l’étude de Rothman, qui a montré que le taux auquel le CO2 est introduit joue un rôle majeur dans l'élimination du système. Alors que de modestes perturbations du cycle du carbone se stabiliseraient avec le temps et n'affecteraient pas la stabilité océanique globale, une introduction rapide du CO2 conduirait à une cascade de rétroactions positives qui amplifient le problème.
Aujourd'hui, Rothman affirme que nous sommes «au bord de l'excitation», et si cela se produit, les réactions et les effets qui en résultent seront probablement similaires aux catastrophes mondiales passées. "Une fois que nous avons dépassé le seuil, la façon dont nous y sommes arrivés peut ne pas avoir d'importance", a-t-il déclaré. "Une fois que vous l'avez surmonté, vous vous occupez du fonctionnement de la Terre, et elle part de son côté."
Sur le plan positif, son étude a également montré que les océans de la Terre (basés sur les niveaux actuels d’acidification) reviendraient à l’équilibre, mais seulement après des dizaines de milliers d’années. Ce schéma est cohérent avec les enregistrements géologiques, en particulier avec au moins trois extinctions de masse qui seraient liées à un volcanisme massif soutenu.
En d'autres termes, si les émissions anthropiques de carbone franchissent le seuil et continuent au-delà, les conséquences pourraient être tout aussi graves qu'avec les extinctions massives précédentes. "Il est difficile de savoir comment les choses vont finir compte tenu de ce qui se passe aujourd'hui", a déclaré Rothman. "Mais nous sommes probablement près d'un seuil critique. Tout pic atteindrait son maximum après environ 10 000 ans. J'espère que cela nous donnera le temps de trouver une solution. »
Déjà, la communauté scientifique reconnaît que le CO anthropique2 les émissions ont un effet sur l'environnement de la Terre - un effet qui pourrait se faire sentir pendant des millénaires. Cependant, cette étude suggère que ces conséquences pourraient être beaucoup plus dramatiques que prévu et pourraient être irréversibles au-delà d'un certain point. À tout le moins, l’étude de Rothman souligne la nécessité de mettre en œuvre des solutions maintenant, alors qu’il est encore temps.
