Le phosphate, thermostat naturel de la Terre ignoré pendant 60 millions d’années, aurait régulé le climat là où le CO2 n’était qu’un symptôme

Pendant 60 millions d’années, la Terre n’a pas seulement subi son climat, elle l’a aussi amorti grâce à un mécanisme discret, un thermostat naturel lié à l’océan. Une nouvelle étude pointe le rôle du phosphate et de l’enfouissement du carbone dans les sédiments marins, un verrou qui aurait réduit l’ampleur des variations de CO2 au fil du temps.

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Oxford relie phosphate et enfouissement du carbone marin

Les chercheurs, dont Ros Rickaby à l’Université d’Oxford, s’attaquent à une question simple sur le papier, redoutable dans les archives géologiques, où est passé le carbone quand le CO2 atmosphérique a baissé pendant le refroidissement de la Terre depuis environ 60 millions d’années? Leur réponse met l’accent sur un acteur souvent traité comme un détail de biogéochimie, le phosphate.

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Dans l’océan, le phosphate nourrit le plancton et, par ricochet, toute la chaîne qui transforme du carbone dissous en matière organique. Une partie de cette matière est recyclée, une autre coule, et une fraction plus petite est piégée sur le long terme par l’enfouissement dans les sédiments marins. C’est ce flux vers le “coffre-fort” géologique qui intéresse l’étude.

L’idée centrale, c’est que la disponibilité en nutriments et la géographie des zones d’oxygène faible contrôlent combien de carbone organique échappe à la dégradation. Quand l’oxygène manque, la décomposition ralentit, l’enfouissement augmente, et le CO2 peut décroître à l’échelle des millions d’années.

Ce travail s’inscrit dans un champ très compétitif, celui des “thermostats” du climat, où l’altération des roches et la chimie du carbone dominent souvent les débats. Ici, la proposition est plus océanique, avec un levier qui passe par le phosphore et la capacité de l’océan à stocker du carbone sous forme organique.

Le thermostat se joue dans les zones pauvres en oxygène

Le point clé du scénario proposé repose sur l’évolution des zones à faible oxygène dans l’océan. Ces eaux, où la respiration microbienne consomme l’O2 plus vite qu’il n’est renouvelé, favorisent la préservation de la matière organique. Si cette matière est moins “mangée” avant d’atteindre le fond, l’enfouissement de carbone augmente.

Sur des temps géologiques, la localisation de ces zones n’est pas fixe. L’étude suggère un déplacement progressif vers des profondeurs plus importantes, ce qui aurait resserré les “couloirs” où l’enfouissement est efficace. Résultat annoncé, des variations moins extrêmes entre périodes où le carbone est piégé et périodes où il reste dans l’atmosphère sous forme de CO2.

Ce resserrement agit comme un amortisseur. Quand les zones propices à l’enfouissement sont très étendues, le système peut basculer plus facilement vers des phases de forte capture de carbone, puis rebondir. Si ces zones deviennent plus limitées, l’oscillation perd en amplitude, et le climat devient plus “résistant” aux perturbations lentes.

La mécanique décrite ne relève pas d’un bouton magique qui stabilise instantanément la planète. Elle fonctionne à l’échelle des millions d’années, en interaction avec la circulation océanique, les apports de phosphore depuis les continents, et la façon dont l’oxygène se répartit dans l’océan mondial.

Pourquoi le phosphate change la lecture du carbone stocké

Dans la plupart des récits grand public, le CO2 diminue parce que la Terre se refroidit et que des processus géochimiques finissent par l’absorber. L’étude remet un projecteur sur une autre route, le carbone organique enterré. Pour produire beaucoup de biomasse marine, il faut des nutriments, et le phosphate est l’un des plus structurants.

Le phosphate a une particularité, il peut limiter la production biologique sur de vastes zones. Quand il est rare, la “pompe biologique” tourne au ralenti, moins de carbone est fixé, et l’enfouissement potentiel baisse. Quand il est plus disponible, la production augmente, avec un effet indirect sur le CO2 à long terme via les sédiments.

Ce qui rend le mécanisme intéressant, c’est sa dimension de régulation. Si davantage de carbone est enfoui, le CO2 atmosphérique peut diminuer, ce qui influence le climat, la température des océans, et la ventilation en oxygène. En retour, ces changements modifient les conditions de préservation de la matière organique, donc la capacité d’enfouissement.

Le lien avec l’oxygène atmosphérique est un autre point avancé. Si l’enfouissement de carbone organique augmente, cela peut contribuer à stabiliser l’O2 sur le long terme, parce que la matière organique non oxydée représente, en quelque sorte, de l’oxygène “épargné” dans le bilan global.

Ce que cela dit du Quaternaire et des carottes antarctiques

Le Quaternaire, de 2,6 millions d’années à aujourd’hui, est l’une des périodes les plus froides à l’échelle récente, avec des cycles glaciaires rythmés par les paramètres orbitaux. Les carottes de glace antarctiques, dont Vostok, documentent finement les 800 000 dernières années, avec des variations de CO2 et de température très corrélées.

Le thermostat décrit par l’étude ne remplace pas ce moteur orbital. Il joue sur un autre étage, celui du “fond” géologique, qui fixe les conditions de départ, l’intervalle de CO2 possible, et la sensibilité globale du système. Un climat déjà refroidi sur des dizaines de millions d’années n’entre pas dans le Quaternaire avec le même niveau de CO2 qu’au début du Cénozoïque.

Autrement dit, les cycles glaciaires ressemblent à une musique, l’orbite donne le tempo, mais le thermostat géochimique règle le volume maximal. Si, sur le long terme, l’enfouissement de carbone a contribué à abaisser le CO2, cela rend plus probable l’existence de grandes calottes, et donc des bascules glaciaires plus marquées quand l’insolation varie.

Ce cadre aide aussi à comprendre pourquoi certains changements sont rapides à l’échelle humaine, mais lents à l’échelle de la planète. Les archives du Quaternaire montrent des transitions sur quelques millénaires, mais le thermostat au phosphate se joue sur des durées bien plus longues, avec une inertie qui n’a rien de compatible avec une correction rapide des tendances actuelles.

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Ce que le thermostat implique face au CO2 des activités humaines

Le message le plus facile à mal interpréter serait de croire à une auto-régulation capable d’absorber vite le CO2 émis par les activités humaines. Le mécanisme discuté concerne des ajustements lents, via l’océan, les sédiments et la disponibilité en phosphate, sur des échelles de temps qui dépassent largement les siècles.

Ce thermostat rappelle surtout une chose, la stabilité du climat dépend de boucles de rétroaction qui peuvent amortir, mais aussi saturer ou se décaler. Modifier rapidement le CO2 atmosphérique revient à tester un système qui, historiquement, a “réglé” ses bilans en prenant des millions d’années pour déplacer du carbone vers des réservoirs profonds.

Pour situer les ordres de grandeur, voici un tableau simple entre le rythme géologique et le rythme actuel, sans prétendre résumer toute la complexité des flux de carbone.

Le point pratique, c’est que comprendre ces régulations aide à mieux contraindre les modèles. Si l’enfouissement a été sous-estimé dans certaines reconstructions, cela change la manière d’expliquer la baisse de CO2 sur 60 millions d’années, et donc la façon d’évaluer la sensibilité du climat à long terme.

Les chercheurs n’annoncent pas un bouclier automatique contre le réchauffement actuel. Ils décrivent un mécanisme de stabilisation ancienne, utile pour replacer les perturbations modernes dans un système où le carbone se déplace lentement, et où la rapidité des émissions contemporaines constitue une rupture nette de rythme.