– MERCY

Le fractionnement isotopique indépendant de la masse (FIM) dans les systèmes environnementaux terrestres a été découvert au 20ème siècle pour deux éléments légers : l?oxygène et le soufre. Les travaux découlant de cette découverte ont fait évoluer de façon importante l?étude de nombreuses disciplines : chimie atmosphérique, paléoclimatologie, étude de la productivité primaire, origine et évolution du système solaire, atmosphères primitives. Ces recherches ont permis d?améliorer les connaissances concernant l?origine et l?évolution de la vie sur terre. Plus récemment, le mercure est venu compléter et enrichir cette liste, avec la découverte d?anomalies FIM pour les isotopes impairs (199Hg et 201Hg) dans des échantillons biologiques. L?objectif du projet MERCY vise à évoluer l?état de découverte du FIM du Hg vers l?application de cet outil, qui doit permettre de répondre aux questions de recherche fondamentale, environnementale et sociétale. Dans le cadre de ce projet, nous nous proposons d?utiliser le FIM du Hg pour mieux comprendre le cycle global de cet élément, à l?échelle de la terre en travaillant depuis le pléistocène jusqu'aux périodes actuelles, et en prenant en compte un contexte de changement du climat. Trois axes principaux sont développés : 1.Le cycle « récent » du mercure, par l?étude des émissions de combustibles fossiles (charbon) et les dépôts atmosphériques au niveau de l?écosystème Arctique, dans des collections d?échantillons de lichens, mousses et tourbières. Des enregistrements plus récents au niveau de l?océan Arctique seront également considérés à l?aide de séries temporelles d?échantillons biologiques archivés au sein de banques environnementales. 2.Dépôts atmosphériques du mercure depuis l?époque post-glacière (-14 500 ans), en étudiant les profils isotopiques dans des carottages de tourbières ombrotrophiques et minérotrophes des Pyrénées, du Jura et de l?Arctique Canadien et Groenlandais, respectivement. 3.Paléodynamique ancienne du mercure durant le Grand Evénement d?Oxydation (GEO) du Paléoprotérozoïque (2.45 Ga) et lors de la glaciation globaux (635Ma) Le projet MERCY se focalise en particulier sur l?environnement Arctique du fait d?intérêts scientifiques, politiques et sociétaux très importants, relatifs aux concentrations extrêmement fortes de mercure rencontrées dans cet environnement éloigné de toute source de pollution, et dont les origines, les causes et les effets du changement du climat sont très mal connus. Nos travaux préliminaires portant sur l?étude du cycle océanique et atmosphérique du mercure dans les régions Arctiques suggèrent que la mesure du FIM du mercure peut permettre d?identifier, de façon plus précise, à la fois les sources et les processus clés de son cycle biogéochimique et, notamment, l?importance relative des apports anthropiques par rapport aux sources naturelles marines, contrôlées en particulier par des processus de photoréduction, dans un contexte d?évolution accélérée du climat. Un autre point d?intérêt du projet concerne le traçage isotopique des émissions liées à la combustion de matières fossiles (Charbon) qui représentent plus de 67% des émissions anthropiques (41% pour la Chine), et qui vont continuer à augmenter dans les décennies à venir. La variabilité des signatures de FIM du mercure dans des échantillons de charbon mesurés récemment laisse penser qu?il est possible de pouvoir tracer leur dispersion atmosphérique à l?échelle régionale et internationale. Au-delà de l?étude des cycles modernes et récents du mercure, jusqu?au pléistocène, nous proposons également un voyage dans le temps, en particulier au moment de l?apparition de la vie sur terre. Nous étudierons les anomalies de FIM dans des échantillons de sédiments anciens comme un proxy de la chimie atmosphérique primitive du mercure, en particulier durant le GEO du Paléoprotérozoïque (2.45 Ga), quand l?oxygène a commencé à s?accumuler dans l?atmosphère, mais également au moment de la glaciation globaux qui a engendré un nouvel évènement d?oxydation et les premières apparitions de vies animales. L?étude de la dynamique ancienne du FIM du mercure nous permettra de mieux comprendre son cycle actuel, notamment en relation avec les variations de changement du climat, à des échelles de temps récentes et postglacières. Il est fortement probable que le FIM sera découvert pour d?autres éléments dans le milieu naturel. La compréhension de ces processus clés, à travers le mercure comme exemple, accélèrera les applications futures qui ouvriront d?autres horizons et d?autres opportunités. En étudiant le plus précisément possible la dimension isotopique du mercure, en particulier les processus d?anomalies indépendant de la masse, nous pouvons espérer un impact scientifique majeur dans les disciplines pluridisciplinaires à la frontière des géosciences.