Et si l’un des pires emballements climatiques de l’histoire de la Terre n’était pas qu’un souvenir fossilisé ? Une étude chinoise publiée dans Nature Geoscience rouvre un dossier longtemps cantonné aux temps géologiques : celui d’un relargage massif de méthane depuis l’océan Arctique, capable de faire bondir les températures planétaires. Tout commence au fond des océans, dans un monde que l’on imagine immobile et silencieux. Là, piégé dans les sédiments et sous la banquise arctique, dort le méthane : un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO₂, mais jusqu’ici en grande partie neutralisé par des processus naturels. Jusqu’ici seulement. Tout semblait sous contrôle. Le méthane enfoui sous les océans était réputé neutralisé par des mécanismes naturels robustes. Jusqu’à ce que des chercheurs chinois exhument, dans les sédiments de l’Arctique, la trace d’un engrenage climatique ancien, oublié… et potentiellement prêt à se remettre en marche. Une enquête sur un mécanisme ancien… et terriblement actuel.
L’histoire commence par une anomalie. Une signature chimique inattendue, piégée dans des sédiments vieux de 56 millions d’années. Rien qui, à première vue, ne semblait concerner le présent. Et pourtant. En reconstituant le fonctionnement de l’océan Arctique lors d’un ancien épisode de réchauffement brutal, une équipe de chercheurs chinois est tombée sur un mécanisme que personne n’attendait à cet endroit précis du cycle du carbone. Un mécanisme capable de transformer un puits naturel en source de gaz à effet de serre. Le genre de découverte qui oblige à rouvrir des dossiers que l’on croyait classés.
Un précédent qui hante les climatologues
Pour comprendre l’alerte lancée par les chercheurs, il faut remonter à la transition entre le Paléocène et l’Éocène. À cette époque, lors du maximum thermique du Paléocène-Éocène (PETM), la température moyenne du globe a bondi de 5 à 8 °C en à peine 20 000 ans. Un réchauffement fulgurant, sans équivalent à l’échelle géologique récente.
Les océans se sont réchauffés comme des « jacuzzis », l’atmosphère est devenue instable, alternant pluies diluviennes et sécheresses extrêmes. La biosphère a vacillé. « La végétation est la première à avoir réagi à ces bouleversements », rappelle le sédimentologue Sébastien Castelltort, de l’université de Genève.
Depuis longtemps, un suspect principal hante les reconstructions climatiques de cette époque : le méthane. Mais une question restait irrésolue. Pourquoi ce gaz, censé être largement neutralisé dans les sédiments marins, a-t-il pu contribuer à un emballement aussi durable ?
Le détail qui fait basculer l' »enquête »
Aujourd’hui, l’Arctique se réchauffe deux à trois fois plus vite que le reste de la planète. Cette « amplification polaire » modifie en profondeur les cycles du carbone et du méthane. Problème : faute de données directes, ces mécanismes restent largement méconnus.
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C’est dans l’océan Arctique que l’équipe de l’Institut de géochimie de Guangzhou a trouvé l’élément manquant, apportant un élément décisif. En analysant des biomarqueurs anciens, les chercheurs ont identifié la signature chimique d’un composé précis, le hop-17(21)-ène, révélateur d’une activité intense de bactéries consommatrices de méthane dans l’océan Arctique durant le PETM.
Ce biomarqueur n’est pas anodin. Il est produit par des bactéries méthanotrophes, capables de consommer le méthane. Mais surtout, il porte une signature isotopique du carbone sans équivoque : celle d’une oxydation bactérienne du méthane en milieu oxygéné. Leur reconstitution raconte une histoire inquiétante : à l’époque, l’intensification du cycle hydrologique et la pauvreté en sulfate des océans ont bloqué l’oxydation « anaérobie » du méthane dans les sédiments. Résultat : le gaz a été oxydé plus haut, dans la colonne d’eau, par des bactéries aérobies. Autrement dit, le méthane n’était pas seulement présent. Il était activement transformé dans la colonne d’eau de l’Arctique.
Pourquoi est-ce un problème ? Parce que ce n’était pas censé se produire ainsi.
Quand le filtre naturel cesse de fonctionner
Dans l’océan moderne, le méthane produit dans les sédiments est en grande partie détruit avant d’atteindre la surface grâce à un mécanisme discret mais essentiel : l’oxydation anaérobie du méthane, dépendante du sulfate. Ce processus agit comme un verrou, empêchant le gaz de s’échapper.
Mais au début du Cénozoïque, l’océan était pauvre en sulfate. Et lors du PETM, l’intensification brutale du cycle hydrologique — précipitations accrues, apports massifs d’eau douce — a encore réduit la disponibilité de ce composé dans les sédiments arctiques.
Le verrou a cédé.
Privé de son filtre anaérobie, le méthane a migré vers des zones plus oxygénées de la colonne d’eau, où il a été oxydé par des bactéries aérobies. Un détail microbiologique, en apparence. En réalité, un basculement chimique majeur.
Quand le méthane devient une usine à CO₂
Ce détail microbiologique change tout. Car l’oxydation aérobie du méthane ne neutralise pas le carbone. Elle le transforme. Ce processus consomme de l’oxygène et produit du dioxyde de carbone.Car contrairement à l’oxydation anaérobie, qui tend à neutraliser le carbone, l’oxydation aérobie du méthane consomme de l’oxygène… et produit du CO₂.
Les chercheurs montrent ainsi que, durant le PETM, l’océan Arctique n’a pas été un simple témoin du réchauffement : il est devenu une source nette de dioxyde de carbone, notamment lors de la phase dite de « récupération ». Une fuite prolongée de carbone vers l’atmosphère, alimentant encore la hausse des températures et l’acidification des océans.
Autrement dit, un cercle vicieux : plus il faisait chaud, plus le méthane contribuait indirectement à réchauffer la planète.
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En croisant leurs données géologiques avec un modèle de diagenèse sédimentaire, les chercheurs montrent que, durant le PETM, l’océan Arctique est devenu une source nette de CO₂, notamment lors de la phase de récupération climatique. Les reconstructions de CO₂ basées sur des biomarqueurs indiquent que cette production prolongée de carbone a entretenu la hausse des températures et aggravé l’acidification des océans. Le système climatique ne se contentait plus de subir le réchauffement : il l’alimentait.
Un cercle vicieux s’était installé, là où l’on attendait un amortisseur.
Un futur écrit dans les sédiments ?
À ce stade, l’étude pourrait n’être qu’un éclairage fascinant sur le passé. Sauf qu’un détail change tout : l’Arctique d’aujourd’hui se réchauffe deux à trois fois plus vite que le reste du globe. Banquise en recul, océans plus stratifiés, cycle hydrologique intensifié : plusieurs conditions observées lors du PETM commencent à réapparaître. Et notre compréhension du cycle du méthane dans un Arctique plus chaud reste, de l’aveu même des chercheurs, limitée par le manque de données directes.
Les auteurs de l’étude ne parlent pas de catastrophe imminente. Mais leur conclusion est sans appel : les perturbations potentielles du cycle du carbone en Arctique pourraient être majeures dans le contexte du changement climatique actuel. Et le méthane, longtemps considéré comme un acteur secondaire car « naturellement dégradé », pourrait devenir l’un des accélérateurs majeurs du changement climatique.
Sous les glaces, le méthane n’est peut-être pas le coupable évident. Il est pire que cela : un complice discret, capable de transformer un réchauffement en emballement. Le parallèle avec la situation actuelle glace le sang. Réchauffement accéléré de l’Arctique, modification du cycle hydrologique, fragilisation des puits naturels de carbone : plusieurs pièces du puzzle semblent déjà en place.
Sous la glace arctique, le passé n’est peut-être pas mort. Il attend.
Photo d’en-tête : Bulles de méthane coincées sous la glace sur un lac canadien
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