Dans le turbulent passage de Drake, les scientifiques découvrent une fenêtre rare où le carbone s’enfonce rapidement dans l’océan profond

En regardant à travers l’océan Austral près de l’Antarctique, je peux voir des baleines et des oiseaux de mer plonger dans et hors de l’eau alors qu’ils se nourrissent de la vie marine dans les niveaux inférieurs du réseau trophique. À la base de ce réseau trophique se trouvent de minuscules phytoplanctons – des algues qui poussent à la surface de l’océan, absorbant le carbone de l’atmosphère par photosynthèse, tout comme le font les plantes terrestres.

En raison de leur petite taille, le phytoplancton est à la merci des mouvements tourbillonnants de l’océan. Ils sont aussi si abondants que les volutes vertes sont souvent visibles depuis l’espace.

En règle générale, le phytoplancton reste près de la surface de l’océan. Certains peuvent couler lentement en profondeur à cause de la gravité. Mais dans le turbulent passage de Drake, un goulot d’étranglement de 520 miles de large (850 km) entre l’Antarctique et l’Amérique du Sud, quelque chose d’inhabituel se produit, et cela a un impact sur la façon dont l’océan absorbe le dioxyde de carbone – le principal moteur du réchauffement climatique – de l’atmosphère.

Le passage de Drake

Le passage de Drake est connu pour ses mers violentes, avec des vagues pouvant atteindre 12 mètres et courants convergents puissantscertains coulant aussi vite que 150 millions de mètres cubes par seconde. L’eau froide de l’océan Austral et l’eau plus chaude du nord entrent en collision ici, se détachant tourbillons puissants et énergiques.

Nouvelle recherche scientifique dans laquelle je suis impliqué en tant qu’océanographe montre maintenant comment le passage de Drake et quelques autres zones spécifiques de l’océan Austral jouent un rôle démesuré dans la façon dont les océans emprisonnent le carbone de l’atmosphère.

Ce processus est crucial pour notre compréhension du climat. L’océan mondial est un énorme réservoir de carbone, retenant plus de 50 fois plus de carbone comme l’atmosphère. Cependant, ce n’est que lorsque l’eau transportant du carbone atteint l’océan profond que le carbone peut être stocké pendant de longues périodes – jusqu’à des siècles ou des millénaires.

Le phytoplancton photosynthétique est au cœur de cet échange. Et dans le passage de Drake, mes collègues et moi avons constaté que les montagnes sous-marines font bouger les choses.

Le rôle des couches océaniques

L’océan peut être visualisé comme ayant des couches. Avec des vagues de surface et des vents constants, la couche supérieure s’agite toujours, mélangeant les eaux. C’est comme mélanger du lait dans votre café du matin. Cette agitation se mélange à la chaleur solaire et aux gazcomme le dioxyde de carbone, prélevé dans l’atmosphère.

La densité de l’eau augmente généralement à mesure que les eaux deviennent plus profondes, plus froides et plus salées. Cela forme des couches de densité qui sont généralement plates. Étant donné que l’eau préfère garder sa densité constante, elle se déplace principalement horizontalement et ne se déplace pas facilement entre la surface et l’océan profond.

Pourtant, malgré cette barrière physique, les analyses de l’eau montrent que le dioxyde de carbone produit par les activités humaines pénètre dans les profondeurs de l’océan. L’une d’elles est la chimie : le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau, créant de l’acide carbonique. Les créatures vivantes dans l’océan en sont une autre.

Une vue sur le passage de Drake

Les océanographes désignent depuis longtemps l’océan Atlantique nord et l’océan Austral comme des lieux où les eaux de surface sont déplacées en profondeur, emportant avec eux de grandes quantités de carbone. Cependant, des travaux récents ont montré que ce processus peut en fait être dominé par quelques domaines seulement – y compris le passage de Drake.

Bien qu’il s’agisse de l’une des étendues les plus célèbres de l’océan, les scientifiques n’ont pu observer cette fenêtre en action que récemment.

Le flux principal du passage de Drake est créé par l’effet de forts vents d’ouest à travers l’océan Austral. Les scientifiques ont découvert que les vents d’ouest créent une pente dans la densité de l’eau, avec des eaux denses moins profondes plus près de l’Antarctique, où l’eau de fonte plus froide recouvre la surface, mais s’inclinant plus profondément dans l’océan plus au nord vers l’Amérique du Sud.

Avec des progrès dans robots sous-marins autonomes et la modélisation informatique, nous avons pu montrer comment le flux de l’océan Austral interagit avec une montagne sous-marine dans le passage de Drake. Cette interaction sous-marine mélange l’océanaméliorant ce processus d’agitation semblable au café.

L’agitation le long des niveaux de densité inclinés permet à l’eau de la couche supérieure de l’océan de se déplacer vers les profondeurs. Et le phytoplancton à la surface de l’océan est emporté avec ce brassage, se déplaçant en profondeur beaucoup plus rapidement qu’il ne le ferait par le seul naufrage gravitationnel.

Dans une région moins énergétique, ce phytoplancton mourrait et renverrait son carbone dans l’atmosphère ou coulerait lentement. Cependant, au passage de Drake, le phytoplancton peut être balayé en profondeur avant que cela ne se produise, ce qui signifie que le carbone qu’ils ont prélevé dans l’atmosphère est séquestré dans l’océan profond. Le carbone dissous et stocké dans l’océan profond peut également s’échapper à ces endroits.

Les scientifiques ont estimé que les eaux océaniques les plus profondes interagissent directement avec l’atmosphère à travers seulement environ 5% de la surface de l’océan. C’est l’un de ces endroits spéciaux.

L’étude du passage de Drake et d’autres fenêtres océanographiques permet à la science de mieux comprendre le changement climatique et le fonctionnement de notre planète bleue.