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Un plongeur travaille dans une pépinière à coraux dans la réserve piscicole d'Oracabessa en Jamaïque, le 12 février 2019. (Crédit :  AP Photo/David J. Phillip)
Un plongeur travaille dans une pépinière à coraux dans la réserve piscicole d'Oracabessa en Jamaïque, le 12 février 2019. (Crédit : AP Photo/David J. Phillip)
Interview

Vers une 6e extinction de masse ? Un géophysicien du MIT s’inquiète pour les océans

Selon Daniel Rothman, le carbone dans l’atmosphère pourrait entraîner des dégâts irréparables dans la mer et entraîner une catastrophe pour les écosystèmes du monde entier

Luke Tress est le vidéojournaliste et spécialiste des technologies du Times of Israël

La Terre porte déjà les cicatrices de la crise du climat. Les incendies ravagent les forêts, les ouragans dévastent les côtes, les inondations emportent des blocs d’immeubles entiers et des espèces disparaissent. Mais sous la croûte terrestre, dans la pierre qui forme notre planète, se trouvent des preuves de catastrophes passées bien plus graves.

Daniel Rothman, professeur en géophysique au MIT (Massachusetts Institute of Technology), estime que nous pourrions bien avancer vers le gouffre, une catastrophe qui s’abattrait sur le système du vivant tout entier sur Terre – vers, en clair, une sixième extinction de masse.

La quantité – à donner le vertige de carbone – que les êtres humains libèrent dans l’atmosphère et dans les océans pourrait rapidement franchir un seuil qui désorganisera le cycle du carbone de la planète, ce qui entraînera une cascade de perturbations que nous ne sommes pleinement en mesure d’appréhender, dit Rothman.

Ce que nous savons, c’est que de telles perturbations ont, dans le passé, coïncidé avec une série d’extinctions de masse dans les 540 millions d’années qui se sont déroulées depuis que la vie est devenue abondante sur la planète. Et alors que la crise du climat est généralement structurée en années, en décennies ou en siècles à venir, une extinction de masse se joue sur des milliers d’années.

« A chaque fois qu’il y a eu un événement majeur dans l’Histoire de la vie, il y a également eu une perturbation majeure de l’environnement. Ce sont deux choses qui ont tendance à s’accompagner », explique-t-il.

Ces perturbations s’associent au cycle du carbone – les échanges de carbone dans l’environnement – « et nous le savons grâce aux traces laissées par la chimie du carbone dans les vieilles pierres ».

« Le citoyen moyen ne réfléchit pas véritablement en prenant en compte des échelles de temps aussi longues – bien sûr, il ne le fait pas – mais c’est aussi le cadeau que fait la géologie au monde », dit Rothman.

Le soleil du matin à travers un brouillard de fumée aux abords de New Delhi, en Inde, le 2 janvier 2021. (Crédit : AP Photo/Altaf Qadri, File)

Tester l’eau

Il y a eu de nombreuses perturbations dans le cycle du carbone, dans le passé, qui ont été déterminantes en matière de climat mais qui n’ont pas entraîné pour autant des extinctions de masse. Rothman, du département des Sciences de la terre, de l’atmosphère et de la planète au sein du MIT, a examiné ce qui avait fait la différence ou – dit autrement – « pourquoi les extinctions de masse ont-elles été particulières ? »

Le carbone est un élément crucial en termes de composant biologique et il est par ailleurs un composant majeur d’un grand nombre de minéraux. Il pénètre dans l’atmosphère en tant que dioxyde de carbone lorsque nous faisons brûler des carburants.

Le cycle du carbone est un système complexe, non-linéaire, dont les deux principaux mécanismes sont la photosynthèse et la respiration. Dans le cadre de ce cycle, l’élément est échangé entre l’atmosphère et le niveau supérieur de l’océan.

Trop de carbone peut signifier que les « mécanismes d’absorption » de l’océan vont être dépassés et ainsi, que le cycle va être bouleversé, entraînant des rétroactions positives en cascade qui vont désorganiser le système tout entier – une désorganisation qui ne pourra peut-être retrouver un équilibre qu’à l’issue de milliers d’années.

Daniel Rothman, professeur de géophysique et co-directeur du centre Lorenz au MIT. (Autorisation/John M. Hayes)

Trop de carbone dans l’océan rend ce dernier plus acide et inhospitalier pour un grand nombre d’espèces animales ou végétales. Quatre des cinq extinctions de masse semblent avoir été associées à un changement du rythme du cycle du carbone, et « il semble qu’il y ait un rythme particulier qui représente vraiment un seuil ».

Rothman conclut que sur une échelle d’un millier d’années environ, ce qui compte est le rythme auquel le carbone vient s’ajouter à l’atmosphère. Mais sur une courte période – un siècle ou deux – ce qui importe est la quantité de carbone libérée dans l’atmosphère en tant que telle.

Aidons-nous d’une analogie : Si de l’eau coule dans une baignoire plus rapidement qu’elle ne s’écoule ensuite par les canalisations d’évacuation, la pièce finira par être inondée. Et imaginons maintenant que nous ouvrions une lance à incendie dans la baignoire pendant quelques secondes : L’eau ne sortira presque plus par les canalisations d’évacuation et une inondation est très possible. Ce qui importe donc est la quantité d’eau injectée dans cet intervalle de temps très court.

Nous ajoutons du carbone dans l’atmosphère bien plus rapidement que cela n’avait été le cas lors des événements géologiques passés, sur une échelle de temps bien plus réduite.

Selon les calculs de Rothman, le seuil critique, pour le carbone dans l’océan, est d’environ 300 gigatonnes en un siècle – et nous pourrions encore bien monter, d’ici 2100, à 500 gigatonnes.

Il a publié des articles dans des journaux peer-reviewed sur le sujet en 2017 et en 2019.

Une colonne de fumée, de cendres et de lave s’élève du Mont Cumbre Vieja sur l’île de La Palma, aux Canaries, le 19 septembre 2021. (Crédit : DESIREE MARTIN / AFP)

Deux millions d’années de magma

La plus grande partie des extinctions de masse ne sont pas survenues suite à la chute d’un astéroïde et d’une explosion de lumière, et elles se sont déroulées sur des périodes excessivement longues.

A notre connaissance, l’extinction de masse la plus grave jamais survenue sur la Terre, l’extinction dite Permien-Trias, aurait eu lieu il y a environ 250 millions d’années.

Elle avait coïncidé avec des activités volcaniques accrues dans les trapps de Sibérie, une vaste région qui avait été en proie aux éruptions et aux coulées de magma pendant deux millions d’années environ, rejetant des composantes chimiques dans l’atmosphère – et notamment du dioxyde de carbone. En conséquence, presque huit millions de kilomètres-carrés de pierre basaltique tapissent aujourd’hui la Russie.

Cet événement volcanique – l’un des plus importants connus – aurait fait augmenter la température des océans ainsi que le taux d’acidité des eaux, entraînant un effondrement de tout l’écosystème planétaire.

L’extinction de Permien-Trias avait entraîné la disparition de plus de 96 % des espèces marines et de plus de 70 % des espèces terrestres, selon un rapport publié par le MIT en 2018.

Elle avait commencé brutalement et elle s’était déroulée sur 60 000 ans, estiment les chercheurs – un clin d’œil à l’échelle géologique.

L’extinction du Crétacé Teriaire (ou K-T) qui avait éradiqué les dinosaures et les trois quarts des espèces animales et végétales sur Terre, il y a 66 millions d’années, est l’extinction de masse la plus récente. Elle avait été probablement liée à la chute d’un astéroïde mais elle avait également coïncidé avec des dizaines de milliers d’années d’activités volcaniques massives dans les trapps du Deccan, dans la Russie d’aujourd’hui.

Des coraux blanchis à Guam, en 2017. (Crédit : David Burdick/NOAA via AP)

Points de bascule

Le passé lointain est brumeux, les connaissances incomplètes – et elles ne sont assorties d’aucune certitude. De plus, les extinctions continuent en permanence avec des espèces qui disparaissent même dans des systèmes stables.

Les paléontologues, ces scientifiques qui étudient l’Histoire de la vie sur terre, font la distinction entre les « mécanismes de destruction » et les autres facteurs qui entrent en jeu lors d’une extinction. Par exemple, le dioxyde de carbone dans l’atmosphère peut ne pas être le responsable direct de la disparition des espèces mais il peut avoir aidé à augmenter le taux d’acidité des océans – une augmentation qui, à son tour, a éradiqué les espèces marines.

Rothman indique que pendant les périodes de stress environnemental, le comportement du cycle du carbone est enregistré et qu’il y a un lien clair entre le changement de ce cycle et les extinctions massives – mais que de nombreux autres facteurs tiennent probablement, eux aussi, un rôle dans ce processus.

Il compare les extinctions de masse au crash financier de 2008.

« On peut en attribuer la responsabilité aux prêts hypothécaires, mais c’est un ensemble de choses. Il y a une petite impulsion et tout devient fou, instable et il y a cette récession – et le changement s’avère être catastrophique », explique-t-il. « En ne désignant du doigt qu’une seule chose, oui, on peut identifier une cause immédiate mais identifier la cause réelle, la manière dont tout a interagi, c’est un enjeu différent ».

« C’est ce que nous appelons des points de bascule, ou rétroactions positives du système et nous ne les comprenons pas véritablement », continue-t-il. « C’est vraiment ce qui est à l’avant-garde de la recherche scientifique dans ce domaine ».

Un fossile de feuille de gingko de la fin du Crétacé de l’Alaska North Slope au musée national d’Histoire naturelle de Washington, le 4 juin 2021. (Crédit : AP/Carolyn Kaster)

Par exemple, de nombreux mammifères marins forment leur coquille ou leur squelette à l’aide du carbone, et ils sont recouverts d’algues notamment constituées de carbone organique. Lorsqu’ils meurent, les animaux et leurs coquilles tombent dans les fonds marins où ils sont enterrés par les sédiments, enfermant ainsi l’élément qui disparaît du niveau supérieur de l’océan. Une plus grande acidité de l’océan empêche les organismes vivants de former une coquille, ce qui augmente encore la quantité de carbone qui se trouve au niveau supérieur des eaux.

Ce genre de rétroaction positive « est d’une grand importance en partie parce que nous ne la comprenons pas et que nous devrions la comprendre – et aussi parce que son importance est telle qu’elle souligne particulièrement que l’ignorance n’est pas une bonne chose », note-t-il, philosophe.

Ces recherches menées entrent dans le cadre d’une initiative globale. Rothman n’étudie pas les fossiles, il ne fait pas de fouilles – mais il effectue des calculs sur la base d’autres recherches. C’est en Chine que l’enregistrement des fossiles est le plus poussé. Les chercheurs, là-bas, sont en mesure de dater les extinctions sur la base des fossiles et de faire correspondre les dates avec des éléments prouvant des activités volcaniques intenses, ou avec la chimie du carbone des pierres dans d’autres secteurs.

Les extinctions de masse laissent un bilan marin et terrestre, mais lui et les autres chercheurs se concentrent sur les espèces marines qui ont disparu dans la mesure où les données sont plus claires. Les éléments géochimiques présents dans les pierres sédimentaires et les fossiles sont plus simples à interpréter. Un fossile trouvé sur la terre peut indiquer un environnement spécifique mais les océans sont bien mélangés, et une découverte dans leurs eaux apportera probablement plus d’indications sur l’environnement global.

Des ouvriers font sortir de terre un dinosaure à Yanji, en Chine, le 13 septembre 2018. (Crédit : AP/Sam McNeil)

Il y a d’ores et déjà un débat sur notre possible entrée dans une période d’extinction de masse en cours, dont nous serions les responsables – l’extinction de l’Holocène. Le taux de mortalité de masse est déjà largement supérieur au taux naturel d’extinction.

Rothman note que les recherches actuelles – qui impliquent le décompte des fossiles et les extinctions – sont factuelles et liées à ses études, mais restent hors de son champ d’étude personnel. Un grand nombre de disparitions d’espèces, aujourd’hui, sont entraînées par l’usage des terres, par exemple, et il est difficile pour lui de dire avec certitude que nous avons atteint le niveau d’une extinction de masse.

Il a commencé ses recherches il y a cinq ou six ans, en partie pour trouver des réponses à cette question.

« Les extinctions de masse représentent une sorte de cascade de rétroactions positives qui entraînent l’effondrement de l’écosystème de la planète. Ce à quoi nous assistons aujourd’hui est très grave ; toutefois, je ne sais pas ce qu’il faudra en réalité pour que nous atteignons le point de bascule qui entraînerait une catastrophe globale pour l’écosystème mondial », dit-il. « Je ne peux pas dire que nous ne l’avons pas atteint ; je ne ne suis tout simplement pas en mesure de dire quand nous l’atteindrons ou si nous l’avons vraiment déjà atteint ».

Des nuages ​​de fumée au-dessus de la plus grande centrale électrique de charbon d’Europe à Belchatow, en Pologne, le 28 novembre 2018. Les responsables polonais de l’énergie ont blâmé l’erreur humaine pour une panne massive et un incendie en mai 2021. (Crédit : AP Photo/Czarek Sokolowski)

L’effort scientifique

Certaines espèces ont disparu en raison de la cruauté et de la cupidité humaines ; d’autres par négligence ; d’autres encore disparaissent malgré les efforts livrés pour les maintenir en vie et la vaste majorité disparaît avant même que nous n’ayons su qu’elles existaient. Nous ne comprenons pas encore les implications des extinctions ou les destructions que nous infligeons à l’environnement.

Les initiatives prises pour comprendre le changement climatique, les phénomènes d’extinction ou ce qui est à leur origine « entrent dans le cadre d’un travail continu qui a été engagé pour comprendre comment notre monde en est arrivé à exister, ce qui a pu arriver jusqu’à aujourd’hui. De nombreux individus, dans le monde entier, tentent de déterminer quelle a été l’histoire de notre environnement, l’histoire du vivant, et ce que cela peut signifier pour nous », explique Rothman. Ces efforts nous aideront à mieux comprendre les dangers posés par le changement climatique contemporain.

Des événements comme la conférence sur le climat de la COP26 sont une avancée dans la bonne direction mais trouver des accords politiques et convaincre les populations de coopérer est encore hors de portée pour nous.

« C’est vraiment, je le pense, un sujet bien plus difficile que d’autres types de sujets sur lesquels je suis amené à travailler parce que je tente ici de découvrir quelle est la vérité », dit Rothman.

Rothman a cofondé le Lorenz Center au sein du MIT, un centre de recherche avancée sur le climat « né de la curiosité », qui s’est donné pour mission de mieux prédire et de mieux comprendre les défis spécifiques que nous avons été amenés à relever en tant qu’espèce.

« Nous devons limiter les manières dont nous polluons l’environnement et nous devons trouver les moyens de réduire la quantité de CO2 que nous libérons dans l’atmosphère. Bien sûr, nous le savions déjà mais cela donne une raison supplémentaire de le faire », déclare-t-il. « Parce qu’il est possible que certaines choses finissent par survenir – des choses qui vont bien au-delà de notre capacité à les comprendre ».

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