Surface continentale

Fonte des glaciers arctiques : les micro-organismes améliorent le stockage du carbone dans le sol

20 juillet 2024 by osuadmin

Les glaciers arctiques fondent rapidement et des micro-organismes colonisent les terres nouvellement exposées. Une équipe de recherche incluant des scientifiques du CNRS Terre & Univers (voir ci-dessous), révèlent que les fonges microscopiques sont importants dans la formation des sols après la fonte des glaciers. En effet, ils stockent du carbone dans les sols découverts lorsque les glaciers reculent.

Environ 10 % des terres émergées de notre planète sont recouvertes de glace. Cependant, les glaciers fondent rapidement en raison du réchauffement climatique, exposant ainsi de nouvelles terres. En colonisant la roche-mère, les micro-organismes forment de nouveaux sols et écosystèmes pouvant constituer un réservoir important de carbone. Ce processus de formation de nouveaux sols est très important pour la science et la société.

L’équipe de recherche s’est rendu au Svalbard, où le climat se réchauffe sept fois plus vite que dans le reste du monde, pour étudier l’émergence de ces nouveaux sols. Elle a découvert que les sols contiennent des micro-organismes d’une grande diversité et que les fonges Basidiomycètes jouent un rôle important dans la stabilisation du carbone dans le sol. Ils font partie des écosystèmes les plus vierges, délicats et vulnérables de la planète, et ils sont rapidement colonisés par des micro-organismes spécialisés, même s’ils présentent des caractéristiques extrêmes en termes de température, de lumière, d’eau et de disponibilité de nutriments Ces champignons sont capables de coloniser des environnements inhospitaliers de l’Arctique avant d’autres formes de vie plus complexes. Ils fournissent également les conditions nécessaires au développement du sol en accumulant du carbone que d’autres formes de vie peuvent ensuite utiliser.

Le site de construction d’un navire antique révélé par la géologie des carbonates

8 juillet 2024 by osuadmin

Une équipe interdisciplinaire incluant des scientifiques du CNRS a analysé le lest de l’épave du navire romain Ilovik-Paržine 1, trouvée en 2016 dans la baie de Paržine, sur la côte de la petite île croate d’Ilovik, en mer Adriatique. L’analyse des roches carbonatées a révélé qu’elles provenaient probablement de la région de Brindisi, en Italie. Cette découverte suggère que le navire a été construit dans un chantier naval de cette ville antique ou de ses environs. Les résultats ont été publiés dans Journal of Archaeological Science: Reports.

Entre 2018 et 2022, les fouilles menées par le Croatian Conservation Institute de Zagreb et le CCJ (programme « Adriboats ») ont révélé que le navire, mesurant environ 21,5 mètres de long et 6,5 mètres de large, transportait du bois et des amphores à vin. Les datations au radiocarbone et la typologie des céramiques ont établi une date du naufrage entre 170 et 130/120 av. J.-C.

A) Compositions isotopiques (carbone et oxygène) des carbonates du lest d’Ilovik-Paržine-1 et de calcarénites quartzeuses des côtes de l’Adriatique et de la Mer Ionienne. B) Microfaciès de calcarénites quartzeuses du lest et du bassin de Brindisi. © Fournier, F., Léonide, P., Marié, L., Quillevéré, F., Margerel, J.-P., Miholjek, I., Dugonjič, P., Carre, M.-B., Cavassa, L., Morsilli, M., Boetto, G. (2024)

Les analyses sédimentologiques, pétrographiques, micropaléontologiques et géochimiques des roches du lest ont montré que la quasi-totalité du lest est constituée de calcarénites quartzeuses, d’âge Pléistocène¹ supérieur, déposées en milieu marin côtier. Une mission de terrain visant à analyser les formations marines du Pléistocène des côtes adriatiques et ioniennes de l’Italie a permis une comparaison directe avec les roches du lest.

La grande homogénéité de la composition du lest du navire suggère qu’il s’agit d’un lest permanent, chargé lors de la construction du navire dans un chantier naval à Brindisi ou dans un port voisin. Une seconde hypothèse serait de considérer Brindisi, ou un port voisin, comme port d’attache permanent de ce navire, d’où le volume de lest était ajusté avant chaque voyage. Le lieu du naufrage indique que le navire se dirigeait probablement vers une ville du nord de l’Adriatique comme l’importante colonie d’Aquilée.

1. Première époque géologique de la période Quaternaire. Elle s'étend de 2,58 millions d'années à 11 700 ans avant le présent et précède l'Holocène, toujours en cours actuellement.

Un navire antique sur les côtes Croates

11 juin 2024 by osuadmin

Une équipe interdisciplinaire de scientifiques (CEREGE, Centre Camille Jullian, Université de Lyon, Université de Ferrara, Croatian Conservation Institute) a analysé le lest découvert sur le navire romain antique naufragé « Ilovik-Paržine-1 », retrouvé en 2016 au large des côtes croates.

L’analyse des roches carbonatées du lest, menée par le CEREGE (F. Fournier, P. Léonide, L. Marié), a révélé que les roches provenaient très probablement de la région de Brindisi, située dans les Pouilles (Italie). Cette découverte a conduit les scientifiques à supposer que le navire avait été construit dans un chantier naval de cette ville antique ou de ses environs. Les résultats ont été publiés dans Journal of Archaeological Science: Reports.

En 2016, à environ 500 mètres de la côte de la petite île croate d’Ilovik, située en mer Adriatique, l’épave d’un navire antique, nommé « Ilovik-Paržine-1 », a été découverte. Entre 2018 et 2022, des archéologues sous-marins ont étudié le navire et ont déterminé qu’il mesurait initialement environ 21,5 mètres de long et 6,5 mètres de large, et qu’il transportait du bois et des amphores de vin. Grâce à des datations au radiocarbone et à l’analyse typologique de la céramique, les archéologues ont établi que le naufrage s’était produit entre 170 et 130/120 av. J.-C.

En 2021, les archéologues ont extrait un total de 854 roches, d’un diamètre allant de 1 à 40 centimètres, dont une partie a fait l’objet d’analyses sédimentologiques, pétrographiques, micropaléontologiques et géochimiques (composition isotopique du carbone, de l’oxygène et du strontium des carbonates). Les résultats ont montré que la quasi-totalité du lest est constituée de calcarénites quartzeuses, d’âge Pléistocène supérieur, déposées en milieu marin côtier. Une mission de terrain visant à analyser les formations marines du Pléistocène des côtes adriatiques et ioniennes de l’Italie a permis une comparaison directe avec les roches du lest.

La grande homogénéité des éléments du lest conduit à penser qu’il s’agit probablement d’un lest permanent, chargé lors de la construction du navire dans un chantier naval à Brindisi ou dans un port voisin. Une seconde hypothèse serait de considérer Brindisi, ou un port voisin, comme port d’attache permanent de ce navire, de sorte que le volume de lest était toujours ajusté à partir d’une seule source de pierre. Le lieu où le navire naufragé a été découvert indique qu’il se dirigeait probablement vers le nord, et que la destination finale de son voyage était peut-être l’une des villes situées dans le nord de l’Adriatique, comme par exemple Aquilée, une colonie romaine antique fondée vers 181 av. J.-C. et ayant une grande importance commerciale et stratégique.

Une éruption solaire extrême il y a 14300 ans

23 octobre 2023 by osuadmin

Les cosmonucléides tels que le carbone-14 (¹⁴C) et le béryllium-10 (¹⁰Be) sont produits dans la haute atmosphère par le rayonnement cosmique galactique qui est modulé par l’activité du Soleil. Notre étoile peut aussi émettre des particules suffisamment énergétiques pour produire ces isotopes lors d’éruptions solaires extrêmes. Les cosmonucléides sont les meilleurs indicateurs pour reconstituer l’activité solaire avant la période des mesures instrumentales.

Menée par des équipes du CNRS (voir encadré), une nouvelle étude a permis de bâtir des séries dendrochronologiques¹ couvrant les 15000 dernières années à partir d’arbres subfossiles découverts le long des rivières de la région de Gap dans les Alpes françaises. En parallèle ils ont mesuré la teneur en ¹⁴C des cernes annuels de croissance de ces arbres grâce au spectromètre AixMICADAS².

Les équipes de recherche ont alors découvert un pic de ¹⁴C remarquable qui a eu lieu au sein d’une seule année, entre 14300 et 14299 ans avant le présent (i.e. 1950). En comparant ces résultats avec les enregistrements de ¹⁰Be dans les glaces du Groenland grâce à la modélisation du cycle du carbone et à une analyse statistique sophistiquée, les chercheurs ont pu attribuer cette anomalie à une éruption solaire d’une ampleur exceptionnelle, la plus importante jamais enregistrée.

Un tel évènement serait aujourd’hui catastrophique pour notre société moderne, causant d’énormes dégâts aux réseaux électriques et de télécommunication, ainsi qu’aux systèmes de satellites.

Source : https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/une-eruption-solaire-extreme-il-y-14300-ans

1. Relatif à la dendrochronologie, à la datation par l'étude des anneaux de croissance des troncs d'arbres.

2. Spectromètre de masse par accélérateur innovant dédié à l’analyse du carbone 14. Lauréat en 2011 du premier appel à projets « Equipements d’excellence » (EQUIPEX) du programme « Investissements d’Avenir ». Il est situé au Technopôle de l’environnement Arbois-Méditerranée à Aix-en-Provence.

Le chlore 36, un nouvel outil pour l’évaluation de la dynamique du carbone des sols

12 octobre 2023 by osuadmin

Le carbone organique du sol est un élément clé de la santé des sols du fait de son rôle sur leur structure, leur fertilité et sur l’atténuation des émissions anthropiques annuelles de CO₂, le carbone organique du sol étant l’un des plus grands réservoirs de carbone terrestre que l’homme peut gérer.
Or un élément important pour évaluer la capacité du sol à stocker du carbone est son âge, qui peut être évalué par modélisation ou expérimentalement à l’aide d’isotopes du carbone. Mais les résultats obtenus pas les différentes méthodes ne sont pas cohérents et présentent même des différences très importantes. Par exemple la méthode bien connue qu’est la datation au carbon-14 fournit des âges du carbone des sols supérieurs d’un facteur 6 à 10 à ceux estimés par la modélisation et par l’utilisation des isotopes stables du carbone.

Une méthode totalement indépendante est donc nécessaire. Nous proposons une méthode alternative et indépendante basée sur la mesure du ³⁶Cl dans les sols. Le ³⁶Cl est un radionucléide produit naturellement dans l’atmosphère sous l’effet du rayonnement cosmique mais il est également produit de façon anthropique par l’industrie nucléaire. Sa production a augmenté de trois ordres de grandeur lors des essais de bombes nucléaires dans les années 50-70. Dans les sols, une partie du chlore, dont le ³⁶Cl, est retenue par la matière organique du sol sous forme de molécules organochlorées.

Ainsi, nous montrons que l’arrivée massive de ³⁶Cl dans les sols lors des essais nucléaires et son stockage dans les sols peuvent être utilisés afin d’évaluer l’âge du carbone organique des sols. En effet, nous avons mesurés les stocks de ³⁶Cl retenus dans les différentes couches d’un sol forestier échantillonné dans l’une des stations du site atelier de l’Observatoire Pérenne de l’Environnement (OPE) en Meuse/Haute-Marne. Le Cl et ³⁶Cl des sols ont été extrait par un protocole d’hydropyrolyse mis au point au CEREGE. Les mesures de Cl et de ³⁶Cl ont été faites avec une grande précision à l’instrument national ASTER qui est un accélérateur spectromètre de masse.Ces données sont comparées aux flux entrants (pluie, végétation) et sortants (drainage) en ³⁶Cl (Figure 1) et permettent de déterminer le temps de rétention du ³⁶Cl dans les sols. Nos résultats montrent que ce temps augmente avec la profondeur avec des durées allant de 20 ans en surface à 322 ans à 60 cm de profondeur. Ces durées de rétention du ³⁶Cl dans les sols sont comparables aux âges moyens estimés par les approches basées sur la modélisation ou les isotopes stables du carbone. Ce travail suggère donc que la durée de rétention du ³⁶Cl dans un sol peut être utilisé comme un indicateur de l’âge du carbone organique du sol.

Utilisé pour estimer la durée de rétention de ³⁶Cl dans le sol. A gauche : Les différentes boites représentent les couches du sol, et la taille est proportionnelle aux stocks de ³⁶Cl mesurés dans différentes couches du sol. Les flèches représentent les flux entre ces différentes couches. Au sein de chaque couche, une petite fraction du flux de ³⁶Cl est fixée dans la matière organique de la couche. Cette fraction est estimée à 5 % du flux en surface et décroit exponentiellement avec la profondeur. À cette décroissance des quantités retenues, correspond une augmentation de la durée de rétention avec la profondeur (figure de droite).

L’érosion des sols amplifiée par les activités humaines

14 septembre 2023 by osuadmin

L’érosion des sols constitue une menace mondiale majeure touchant des milliards de personnes, en particulier dans les régions en développement. Alors que la crise environnementale s’aggrave, cette menace systémique pourrait encore augmenter, accentuant les vulnérabilités socio-économiques et environnementales de nombreux pays. Les activités humaines n’altèrent peut-être pas les mécanismes fondamentaux de l’érosion, mais elles en modifient significativement la vitesse, la fréquence et l’intensité. Dans ce contexte, la région de Brasília et la savane du Cerrado offrent un laboratoire naturel essentiel, non seulement en raison de la nécessité urgente de préserver cet écosystème fragile, mais aussi en raison des tensions entre la conservation de la nature et le développement humain.

Cette étude vise à mesurer les taux de processus naturels, notamment la dénudation et l’abaissement de la surface, qui façonnent l’évolution du paysage au centre du Brésil sur une longue période (103-106 ans), et à les comparer aux taux d’érosion accélérée par l’homme près de la capitale Brasília, au cours des dernières décennies. Pour ce faire, une approche multidisciplinaire combinant des nucléides cosmogéniques produits in situ (10Be et 21Ne) et atmosphériques (10Be), des radionucléides environnementaux à courte durée de vie (210Pb, 137Cs) ainsi que des modèles de perte de sol par érosion hydrique (RUSLE) a été mise en place. Cette approche a permis de comparer des zones naturelles (plateau couvert de Cerrado dans le parc national de Brasília) avec des terres altérées par les activités humaines (plateau déboisé en dehors du parc).

À travers une étude novatrice dans la région de Brasília, cette recherche démontre comment des activités agricoles récentes perturbent les processus géomorphologiques naturels, lentement établis au cours des dernières dizaines à centaine de milliers d’années, provoquant des taux d’érosion 160 fois plus élevés et mettant en péril la durabilité de la ressource sol. Bien que les estimations aient une certaine limitation spatiale, elles devraient contribuer à façonner des politiques de conservation efficaces pour le Cerrado brésilien et à renforcer la prise de conscience environnementale nécessaire en réponse à la crise actuelle.

Source : https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/lerosion-des-sols-amplifiee-par-les-activites-humaines