Surface continentale

L’âge du carbone des sols corrigé pour estimer sa vraie dynamique

16 octobre 2025 by osuadmin

Les sols stockent une grande quantité de carbone et jouent un rôle essentiel dans la lutte contre le changement climatique. Pourtant, leur capacité réelle à accumuler du carbone reste incertaine : les modèles climatiques globaux prévoient un fort stockage d’ici 2100, alors que les mesures basées sur le radiocarbone (¹⁴C) concluent à un potentiel beaucoup plus limité. Cette divergence s’explique par la présence de carbone ancien (aOC) dépourvu de ¹⁴C, difficilement dégradable, issu des roches ou de matière organique préservée lors de longues pédogenèses. Ce carbone « sans radiocarbone », peu énergétique, ne participe plus au cycle actuel mais confère cependant au carbone réellement actif un âge artificiellement plus ancien.

En analysant 313 sols répartis à la surface terrestre, l’équipe a quantifié la concentration et la proportion de cet aOC selon le matériau parental, le type de sol et la profondeur. Les résultats indiquent une teneur moyenne en aOC de 2,4 mg/g ± 3,2 (écart-type), soit 11% du carbone organique dans les horizons de surface (0-30 cm), 25% dans les horizons intermédiaires (30-100 cm) et plus de 50% dans les sols profonds (>100 cm).

Une fois ce carbone ancien soustrait, l’âge moyen corrigé du carbone réellement actif dans les sols change drastiquement, atteignant 290 ans pour le premier mètre contre plusieurs millénaires (de 3100 à 4830 ans) sans cette correction. De même, les âges moyens dans les horizons de surface (0-30 cm) sont réactualisés à 140 ± 570 ans, 420 ± 1230 ans dans les horizons intermédiaires (30-100 cm) et enfin 800 ± 2140 ans au-delà d’un mètre de profondeur.

L'âge du carbone des sols corrigé pour estimer sa vraie dynamique — L’âge du carbone des sols corrigé pour estimer sa vraie dynamique. Contribution du carbone ancien dépourvu en ¹⁴C (aOC) exprimée en mg/g pour différents types de sols (classification WRB). Les sols considérés sont soit zonaux, dont le développement dépend principalement du climat, soit azonaux, dont l’évolution est surtout liée à d’autres facteurs tels que la nature du matériau parental ou le temps.

Ces valeurs, bien plus faibles, s’accordent mieux avec d’autres indicateurs indépendants, basés sur les isotopes stables du carbone (¹³C) et du chlore (³⁶Cl), et permettent d’affiner les modèles de la dynamique du carbone des sols et climatiques. Dans le cadre du changement global, les travaux devraient aussi considérer d’autres paramètres climatiques ainsi que l’utilisation des surfaces qui modifieront nécessairement la réactivité de ce carbone dépourvu de ¹⁴C et donc la capacité des sols à stocker du carbone.

30 ans du CEREGE : célébration, science et partage

23 septembre 2025 by osuadmin

Deux jours de symposium interdisciplinaire

Le 26 et 27 août, le campus de l’Arbois du CEREGE a accueilli un symposium interdisciplinaire, réunissant chercheurs et chercheuses venus de France et de l’étranger. Cette rencontre, à la fois point de convergence et vitrine de l’excellence scientifique du laboratoire, a mêlé sessions plénières, échanges informels et moments conviviaux.

Le premier jour du symposium s’est ouvert par un discours de Lucilla Benedetti, directrice actuelle du CEREGE. Elle y a exposé sa vision pour l’avenir du laboratoire, en soulignant l’importance que cette orientation s’inscrive dans la continuité de ses trente années d’existence. Dans la foulée, Édouard Bard a proposé une rétrospective historique retraçant la genèse du CEREGE, depuis ses origines jusqu’à son installation dans les murs d’un ancien sanatorium. Ensemble, ces interventions ont posé un cadre à la fois mémoriel et prospectif, rappelant l’identité forgée au fil des décennies tout en ouvrant sur les horizons à venir.

Les sessions scientifiques ont ensuite permis de revisiter quelques-unes des grandes questions de la géoscience contemporaine : la compréhension de la Critical Zone, le calibrage des modèles climatiques à partir de données paléoclimatiques, le rôle des sols dans l’adaptation au changement climatique, ou encore l’étude des sédiments anciens et de l’ADN sédimentaire. Parmi les intervenant·es marquants de cette première journée figuraient Jérôme Gaillardet, Myriam Khodri, Claire Chenu, Mark Wiesner, Stéphane Calmant et Ana Prohaska.

Le deuxième jour, l’attention s’est déplacée vers d’autres champs de recherche, de l’océan aux paysages, en passant par la paléoanthropologie et même l’exploration spatiale. Laurent Bopp, Rosalind Rickaby, Allistair Seddon, Bruno Maureille, Carole Petit, Joerg Schaefer, Mioara Mandea et Sanjeev Gupta ont partagé leurs perspectives sur la biogéochimie marine, l’évolution des paysages, les interactions entre climat et glaciers, la dynamique du champ magnétique terrestre et l’aventure martienne.

Chaque session a ainsi été l’occasion d’un double mouvement : d’un côté, un approfondissement scientifique rigoureux ; de l’autre, une ouverture interdisciplinaire, qui a donné corps à l’idée que la recherche ne peut se penser isolément. Les grands enjeux environnementaux appellent des regards croisés et des démarches collectives, ce que ce symposium a incarné avec force.

La commémoration officielle : dialogue, engagement et perspectives

Le 29 août, partenaires institutionnels, tutelles, élus et acteurs locaux ont célébré officiellement les 30 ans du laboratoire. La matinée a commencé par des discours officiels de Lucilla Benedetti et Daniel Nahon, Arnaud Mercier (Métropole Aix-Marseille) et des représentants des cinq tutelles. Daniel Nahon a marqué les esprits avec sa phrase : « Penser en scientifique et agir en citoyen », rappelant que la recherche s’inscrit dans une responsabilité collective et sociétale.

La table ronde « Paroles de science(s) : quelles recherches pour affronter les crises et penser l’avenir ? », animée par Maud Devès et réunissant Nathalie Blanc, Claudie Haigneré, Alexis Licht et Nicolas Roche, a prolongé cette réflexion. Elle a interrogé le rôle des sciences dans un monde traversé par des crises multiples. Plus largement, les échanges ont mis en évidence que la transition écologique ne se vit pas de la même manière selon les groupes sociaux, et que l’action scientifique doit tenir compte de cette diversité de réalités et de capacités d’engagement.

En clôture, la fresque murale « Space & Time » de Hitnes a été inaugurée lors du cocktail. Monumentale par ses 124 m², cette œuvre désormais permanente symbolise les échelles spatiales et temporelles sur lesquels portent les recherches du CEREGE.

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Expositions et engagements scientifiques

Tout au long des célébrations, deux expositions sont venues enrichir la découverte du CEREGE.

La première, une frise chronologique conçue sous la direction de Bruno Hamelin, retrace 30 ans de recherches et d’innovations et restera désormais visible en permanence au laboratoire.
La seconde mettait à l’honneur les doctorants, qui ont présenté leurs travaux sous forme d’affiches détournant les codes du cinéma, mêlant humour et sciences.
Ces dispositifs illustrent la place centrale accordée à la valorisation de la recherche, à la transmission des savoirs et à la mise en lumière des jeunes scientifiques — véritables forces vives et avenir du CEREGE.

Vers l’avenir : science et société

Depuis 1995, le CEREGE développe une recherche de pointe sur les grands enjeux environnementaux : climat, eau, ressources, pollutions, risques naturels et matériaux critiques. Rattaché à Aix-Marseille Université, au CNRS, à l’IRD, à INRAE et au Collège de France, le laboratoire rassemble aujourd’hui plus de 200 membres et bénéficie d’un rayonnement national et international.

Ces 30 ans ont été l’occasion de célébrer une , mais aussi de rappeler que la recherche est un engagement : préparer l’avenir avec et pour la société, répondre aux crises environnementales, nourrir les débats et former les scientifiques de demain.

Que pourrait nous apprendre l’analyse magnétique d’échantillons de roche collectés sur Mars ?

19 février 2025 by osuadmin

Un appel de la communauté scientifique en faveur d’un retour d’échantillons martiens

A l’heure où nous parlons, le rover Perseverance de la NASA s’apprête à réaliser son 28ème forage à la surface de la planète Mars. Depuis 4 ans, ce véritable couteau suisse scientifique a déjà parcouru plus de 30 km et collecté 27 cylindres de roches martiennes de la taille d’un stylo. Une fois qu’un total d’environ 40 échantillons seront collectés puis déposés à un point de rendez-vous, une mission gargantuesque appelée Mars Sample Return (MSR) menée par la NASA avec participation de l’ESA, a pour objectif de rapporter les échantillons sur Terre.

A cause de l’extrême difficulté à récupérer les échantillons sur Mars, ainsi qu’à assurer les conditions de quarantaine les plus strictes une fois sur Terre, le budget estimé de MSR dépasse aujourd’hui les 10 milliards de dollars. De quoi refroidir les décisionnaires des nations impliquées dans la mission. Afin d’encourager les agences spatiales et décisionnaires à poursuivre les efforts de MSR, des chercheurs du monde entier se sont unis pour détailler les nombreux arguments scientifiques en faveur de MSR dans une édition spéciale parue dans PNAS. Ils y posent les questions fondamentales auxquelles seuls des analyses de laboratoires pourront répondre, avec en tête la question ultime de l’habitabilité passée de la Planète Rouge. Parmi les disciplines représentées, le paléomagnétisme apparaît comme un outils clé pour la compréhension de l’évolution de l’intérieur, de la surface et de l’atmosphère de Mars.

Le magnétisme des roches martiennes

Mars est une planète magnétique. La croûte martienne est aimantée suite à l’existence d’un champ magnétique généré en son noyau il y a environ 4 milliards d’années, lorsque la surface était peut-être habitable. L’évolution et l’extinction de ce champ magnétique dit « champ de dynamo » pourraient avoir joué un rôle central dans l’évolution de l’atmosphère primitive de Mars. Une hypothèse importante est qu’une épaisse atmosphère martienne aurait disparu suite au déclin du champ de dynamo, provoquant la transition d’une planète chaude et humide à un monde aujourd’hui froid et sec.

Pour vérifier cette hypothèse fondamentale et nous éclairer sur les causes de la perte d’atmosphère de Mars, la nature et l’histoire du champ de dynamo et de l’aimantation crustale doivent être mieux comprises qu’elles ne le sont aujourd’hui. Cela ne peut se faire que par l’analyse d’échantillons anciens bien conservés, orientés, avec un contexte géologique disponible pour une étude en laboratoire.

Certains minéraux contenus dans les roches terrestres et extraterrestres ont l’incroyable capacité de préserver un enregistrement (appelé aimantation) des champs magnétiques auxquels ils ont été exposés. Les disciplines du magnétisme des roches et du paléomagnétisme permettent de caractériser ces minéraux, la période d’acquisition de l’aimantation, ainsi que l’intensité et l’orientation du champ magnétique qui en fût à l’origine. C’est notamment grâce à l’étude paléomagnétique de la météorite martienne ALH 84001 que l’on a compris que Mars a vraisemblablement généré un champ de dynamo il y a 4 milliard d’années. Malheureusement, les météorites aimantées de l’âge d’ALH 84001 sont quasi inexistantes. La compréhension de l’activité magnétique de Mars ne peut donc passer que par l’étude d’échantillons rapportés directement du sol martien.

En particulier, les mesures magnétiques sur les échantillons de MSR devraient permettre de reconstituer l’intensité et l’orientation du champ de dynamo martien au cours du temps, et d’approximativement dater son extinction. En corrélant ces données avec des indicateurs minéralogiques, chimiques et isotopiques, il serait possible de comprendre l’impact (ou l’absence d’impact !) de l’extinction de la dynamo sur l’évolution de la surface et de l’atmosphère de Mars, et donc sur l’évolution des conditions d’habitabilité de la planète. Ces mesures magnétiques pourraient également contraindre d’autres processus clés de l’évolution martienne, notamment la manière dont le champ a été généré, la possibilité d’une tectonique des plaques, la minéralogie de la croûte, la manière dont l’eau et les laves se sont écoulées à la surface, et même si les échantillons ont conservé des fossiles.

Fig. 1. Schéma montrant les six objectifs scientifiques relatifs au magnétisme martien. 1. Déterminer l'histoire de l'intensité du champ de dynamo martien. 2. Déterminer l'histoire de la direction du champ de dynamo martien. 3. Tester l'hypothèse selon laquelle Mars a connu une tectonique des plaques ou une dérive des pôles. 4. Déterminer l'histoire de l'altération thermique et aqueuse des échantillons. 5. Identifier les sources de l'aimantation crustale martienne. 6. Caractériser les processus sédimentaires et magmatiques sur Mars. — Fig. 1. Schéma montrant les six objectifs scientifiques relatifs au magnétisme martien. 1. Déterminer l’histoire de l’intensité du champ de dynamo martien. 2. Déterminer l’histoire de la direction du champ de dynamo martien. 3. Tester l’hypothèse selon laquelle Mars a connu une tectonique des plaques ou une dérive des pôles. 4. Déterminer l’histoire de l’altération thermique et aqueuse des échantillons. 5. Identifier les sources de l’aimantation crustale martienne. 6. Caractériser les processus sédimentaires et magmatiques sur Mars.

La mer monte et les deltas s’enfoncent : l’avenir fragile des berceaux de la civilisation à l’Anthropocène

25 novembre 2024 by osuadmin

Un groupe international de scientifiques d’Europe, des États-Unis et d’Asie incluant des scientifiques du CNRS (voir encadré), explore comment les deltas fluviaux ont joué un rôle central dans le développement des sociétés au cours des 7 000 dernières années. Depuis l’essor des premiers centres de pouvoir et des cités-États en Mésopotamie, dans le delta du Nil et dans les deltas asiatiques, l’étude révèle comment la croissance naturelle de ces deltas — alimentée par les sédiments des fleuves — a accompagné le progrès humain. Les deltas ont favorisé des innovations en gestion de l’eau, contrôle de la subsidence et atténuation de l’érosion, créant ainsi une profonde interdépendance entre la civilisation humaine et ces environnements dynamiques. Cependant, alors que les deltas continuent de soutenir des mégapoles et de vastes activités économiques, ils sont de plus en plus sous pression à l’Anthropocène.

Pour assurer leur durabilité, les deltas doivent résister à l’élévation du niveau de la mer due au réchauffement climatique. Pourtant, les pressions humaines et la réduction des apports sédimentaires les rendent de plus en plus vulnérables, ce qui constitue une menace majeure pour leur survie. L’étude expose les défis critiques auxquels sont confrontés les deltas, notamment en matière de gouvernance, de gestion et de planification, et souligne l’importance des nouvelles technologies et stratégies pour répondre à ces problèmes. Malgré les solutions potentielles, les auteurs insistent sur le fait que sans stabilisation du climat, il sera extrêmement difficile de préserver les deltas. Dans les scénarios d’élévation extrême du niveau de la mer (jusqu’à ou dépassant deux mètres dans les deux prochains siècles), les deltas pourraient progressivement s’enfoncer, rendant la vie humaine et les activités économiques dans ces régions insoutenables.

Cette étude envisage un avenir marqué par des migrations massives depuis des deltas inondés vers des terres plus élevées, mettant potentiellement fin à la longue relation entre les humains et les deltas. En fin de compte, le monde pourrait devoir s’adapter à vivre avec des deltas partiellement ou entièrement submergés.

Impact des mégots de cigarettes sur la diversité des bactéries et des métaux en milieu marin

5 juin 2020 by osuadmin

Les chercheurs de l’Institut méditerranéen d’océanologie (MIO, France) et de l’Institut national des sciences et technologies de la mer (INSTM, Tunisie) se sont donc donné comme objectif d’évaluer l’impact des mégots de cigarettes sur la diversité des microorganismes et la libération de métaux dans l’environnement marin en Tunisie.

Ils ont montré que les mégots de cigarettes augmentaient les concentrations en fer, manganèse et zinc dans le milieu marin, contribuaient à l’acidification de l’eau de mer et modifiaient la composition des bactéries présentes dans les sédiments de surface en favorisant le développement de bactéries généralement connues pour vivre dans des sites hydrothermaux sous-marins profonds, appelés « fumeurs noirs ».

Marseille il y a un million d’années : un jardin d’Eden ?

6 septembre 2024 by osuadmin

Il y a 1 Ma (million d’années), une vague migratoire venue de l’est et comportant des hommes (des homo erectus) et des animaux (des grands mammifères), déferlait sur la rive nord-méditerranéenne avec pour objectif la conquête de nouveaux territoires. À cette époque, les écosystèmes qu’ils visaient pour assurer leur survie étaient des milieux humides, de véritables oasis de vie et de nourriture potentielle au sein d’un environnement méditerranéen globalement aride. Le tuf de Marseille avec sa diversité écologique, ses plantes comestibles dont des proto-céréales, des fruits et des herbacées, et sa ressource en eau, fut un site favorable à l’accueil de cette dynamique migratoire.

Une étude multidisciplinaire impliquant le CNRS Terre & Univers (voir encadré), sur des tufs calcaires fluviatiles proposent une reconstruction du paléoenvironnement de Marseille au début du Pléistocène, il y a 1 Ma. Les mesures paléomagnétiques ont permis d’identifier l’inversion magnétique de Jaramillo et de dater le tuf de Marseille entre 1,06 et 0,8 Ma. Les données sédimentologiques montrent l’existence d’un environnement de dépôt varié comprenant des barrages naturels formés par des accumulations de plantes stabilisées par des précipitations de carbonate, favorisant ainsi le développement de plans d’eau en amont bordés de marécages. Les rapports isotopiques du carbone indiquent que les tufs de Marseille ne sont pas des travertins¹ mais sont associés à des sources et écoulements d’eau froide. Les reconstructions climatiques basées sur les données polliniques indiquent un climat légèrement plus frais (surtout en hiver) et plus humide que l’actuel.

Les analyses de pollens fossiles indiquent un paysage végétal semi-arboré, diversifié, en mosaïque, dominé par une forêt méditerranéenne de pins et de chênes avec du hêtre, du sapin, et de l’épicéa, des espèces à présent rares ou qui ne poussent plus à basse altitude en Provence en raison de l’occupation humaine essentiellement. La présence du châtaignier est inattendue en milieu calcaire, mais cet arbre pouvait pousser sur les argiles décarbonatées de l’Oligocène qui affleuraient partout dans le bassin de Marseille. Le long des cours d’eau, la forêt riveraine était diversifiée et comprenait des noyers et des platanes, comme c’est le cas de nos jours en Méditerranéen orientale, et des arbres comme l’aulne, le saule, le noisetier et le frêne. Le régime alimentaire potentiel des premiers homininés, que nous avons reconstitué à partir du pollen et des macrorestes végétaux, était varié et comprenait les fruits du châtaignier, du noisetier, du noyer, des Rosacées arborescentes comme différentes espèces de pruniers ou de pommiers. Des restes de vigne ont également été trouvés qui montrent que les raisins participaient déjà à la diète alimentaires des frugivores dont les homininés. Parmi les nombreuses herbes comestibles identifiées, il faut signaler les Composées qui comportent de nombreuses salades, des orties ou la mauve, une plante particulièrement appréciée en Afrique du Nord.

A : Cerealia L = 50.16 µm; B : Cerealia L = 46.02 µm ; C : Cerealia L = 43.66 µm ; D : Cerealia L = 43.26 µm ; E : Secale sp. L = 61.15 µm; F : Delitschia L = 20.3 µm; G : Coniochaeta L = 14.63 µm; H : Valsaria sp. L = 24.59 µm; I : Olea sp. L = 22.39 µm O : Poaceae L = 31.62 µm ; P : Poaceae L = 37.52 µm.

Les populations d’homininés pouvaient potentiellement se nourrir des ressources de la mer, diversifiées à l’époque, et des ressources terrestres, dont des grands herbivores. La découverte la plus surprenante est la présence de pollen de céréales (des proto-céréales en raison de leur ancienneté) dont le seigle qui a pu être identifié. Ces proto-céréales, qui poussaient au sein du cortège d’herbacées steppiques, pouvaient substantiellement enrichir en hydrate de carbone la diète alimentaire des mammifères (dont les homininés) qui fréquentaient le bassin de Marseille il y a un million d’années. Le bassin de Marseille est le troisième site après ceux d’Acigol et de Kocabas (Andrieu-Ponel et al., 2021), dans le sud-ouest de l’Anatolie, à montrer la présence de pollen de proto-céréales bien avant le début du Néolithique il y a 12 000 ans. L’identification de spores de champignons coprophiles montre la présence in situ de troupeaux de grands herbivores. Il est possible que, comme en Anatolie, la perturbation des écosystèmes par les grands herbivores soit à l’origine de la mutation génétique des Poacées et de l’apparition des céréales. Ces sites montrent que les populations humaines ne sont pas à l’origine de l’apparition des céréales, mais qu’il s’agirait plutôt d’un processus naturel lié aux interactions biotiques entre les populations de grands herbivores et les écosystèmes steppiques.

Au Néolithique, l’Homme, devenu agriculteur par nécessité de fait de la réduction de la faune mammalienne, aurait cultivé des plantes comestibles qui préexistaient au sein des écosystèmes herbacés. Cette nouvelle découverte de proto-céréales nécessite une nouvelle vision de l’histoire de la nutrition humaine comme suggéré antérieurement (Andrieu-Ponel et al., 2021).

Modèle de dépôt conceptuel pour la dynamique sédimentaire continentale au Pléistocène inférieur dans le bassin de Marseille. Lph : rudstone phytoclastique (barrage) ; Lst : Phytoherme (environnement palustre avec des roseaux) ; Sb : calcarénite péloïdale-bioclastique (hydrodynamique faible à modéré : retenue d’eau en amont d’un barrage) ; Lo : rudstones oncoïdaux (remplissages de chenaux fluviatiles) ; cg. : conglomérats (remplissage de chenaux entrecroisés ou barres fluviatiles) ; sl. : limon (plaine d’inondation) ; fb. : blocs effondrés. Conceptual depositional model for the lower Pleistocene continental sedimentation in the Marseille Basin. Lph : phytoclastic rudstone (barrage) ; Lst : Pytohermal tufa (paludal environments with reeds) ; Sb : bioclastic-peloidal calcarenites (low to medium energy dammed environments) ; Lo : oncoidal rudstones (channel fills) ; cg. : conglomerates (braided channel fills or bars) ; sl. : silts (floodplain) ; fb. : fallen blocks.

1. Formations carbonatées associées à des résurgences d’eau hydrothermale.