Reconstruction de la chimie des carbonates de l'eau de mer lors de la transition glaciaire-interglaciaire à partir des rapports isotopiques et la concentration de bore dans les foraminifères – B2SeaCarb

Perturber le cycle du carbone (PCC), de façon naturelle ou anthropique, conduit à un réchauffement global, une acidification océanique et une dysoxie et donc à un mélange mortel. Les PCC naturelles sont identifiées comme la cause principale d'au moins 4 des 5 extinctions majeures de l'histoire terrestre (e.g. Hönisch et al, 2009; Bijma et al, 2013).
Les activités humaines rejettent du CO2 dix fois plus vite que les PCC naturelles des derniers 65 Ma, voire des derniers 300 Ma, et la gestion de la PCC moderne est l'un des plus grands défis sociétaux actuels.
Pour prévoir les conséquences de cette PCC, il est vital de comprendre les fluctuations naturelles du cycle du carbone. Ceci nécessite de reconstruire les variations du système carbonate océanique lors des changements climatiques naturels. Ici, nous proposons d'examiner ces variations lors de la dernière transition glaciaire/interglaciaire, période pour laquelle : les concentrations de CO2 atmosphérique sont enregistrées dans les carottes de glace ; la distribution des continents n'a pas changé ; les dépôts sédimentaires contiennent des taxons actuels, permettant une comparaison directe avec les analogues modernes ; les variations chimiques des océans étaient du même ordre de grandeur qu'aujourd'hui.
L’océan étant ˜60 fois plus concentré en carbone inorganique que l’atmosphère, les variations de stockage du carbone dans l'océan profond sont capables d’expliquer celles des teneurs G/IG en CO2 atmosphérique dans les carottes de glace (e.g. Köhler et al, 2005; Yu et al, 2010).
L'océan Austral, où l'eau profonde est bien ventilée, est supposé jouer un rôle central. Pendant la période glaciaire, l’océan Austral, stagnant, pouvait stocker plus de carbone, la pompe biologique était plus efficace (par fertilisation du fer et lestage) et la stratification accrue réduisait les fuites de carbone vers l'atmosphère (e.g. Keeling et Visbeck 2001). Au cours de la déglaciation, cet océan de carbone profond se reconnecte à l'atmosphère et provoque un dégazage de CO2, par utilisation incomplète des nutriments, caractéristique de l'océan Austral (dite région à haute teneur en nutriments et faible teneur en chlorophylle) pendant les périodes chaudes.
Ce scénario reste hypothétique. Malgré l’existence de preuves indirectes, seules des reconstructions directes de l'évolution glaciaire/interglaciaire de la chimie des carbonates permettrait de le valider. C'est le but de ce projet, qui propose d’utiliser les compositions isotopiques du bore (d11B, analogue du pH océanique) et les rapports B/Ca (traceur de l'alcalinité) dans des tests calcitiques de foraminifères benthiques de carottes sédimentaires enregistrant la dernière transition G/IG. Le projet se construit autour de 3 objectifs :
1. Perfectionner les techniques d'analyse pour produire une reconstruction robuste du gradient de carbone océanique de la surface à l'océan profond sur de très petites quantités d'échantillons, voire même des individus. Cet objectif n’est pas limitant pour le projet, car nous sommes déjà capables d’analyser d11B et B/Ca pour des échantillons regroupant quelques dizaines d’individus. Il permettra néanmoins de quantifier la variabilité saisonnière du système carbonate ainsi que celle de son enregistrement entre espèces et au sein d’une même espèce de foraminifères.
2. Produire la première calibration de d11B en fonction du pH (Hemming et Hanson, 1992) et du rapport B/Ca en fonction de HCO3- (Yu et Elderfield, 2007), pour Cibicides wuellerstorfi (et espèces apparentées) grâce à des expériences inédites de cultures sous pression.
3. Utiliser le d11B et B/Ca des foraminifères comme des variables de base pour reconstruire les changements dans le gradient des carbonates entre la surface et la profondeur et ainsi identifier et quantifier le stockage naturel du carbone dans l'océan glaciaire et son dégazage pendant la déglaciation.