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L’étude a révélé que les minéraux et l’utilisation des terres déterminent le stockage du carbone dans le sol.

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L’étude a révélé que les minéraux et l’utilisation des terres déterminent le stockage du carbone dans le sol.

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Enterrez des récipients d’échantillons contenant des minéraux dans le sol. Crédit : Ingo Schoening, MPI-BGC

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Enterrez des récipients d’échantillons contenant des minéraux dans le sol. Crédit : Ingo Schoening, MPI-BGC

La séquestration du carbone dans le sol peut contribuer à l’atténuation du changement climatique, et la matière organique du sol liée aux minéraux possède la plus grande capacité à stocker le carbone. Une équipe de chercheurs, comprenant des scientifiques de l’Institut Max Planck de biogéochimie et de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg, a évalué les facteurs qui contrôlent la matière organique liée aux minéraux.

leurs études, publié dans La biologie du changement globalIl montre que même si la quantité et le taux de leur formation sont principalement contrôlés par la composition minérale, l’utilisation des terres et l’intensité de la gestion influencent également la matière organique liée aux minéraux sur des échelles de temps courtes.

Le carbone organique du sol n’est pas seulement important pour la fertilité des sols et la production alimentaire, il joue également un rôle important dans le climat de la Terre puisqu’il représente environ 7 % du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère.2 Il circule dans le sol chaque année. Depuis les débuts de l’agriculture, les sols ont perdu d’importantes quantités de carbone dans l’atmosphère. Pour atténuer le changement climatique, nous devons comprendre comment éviter une perte supplémentaire de carbone et reconstituer les stocks de carbone du sol.

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Lorsque le carbone organique du sol est lié aux minéraux, sa durée de survie et sa résistance aux perturbations sont accrues. La formation de matière organique associée aux minéraux (MAOM) est donc un processus essentiel dans le cycle global du carbone. Cependant, malgré des décennies de recherche, l’impact de la composition minérale et de l’intensité de la gestion des terres sur la formation de MAOM n’a pas été résolu.

Pour combler cette lacune dans la recherche, plus de 3 500 conteneurs perméables remplis de goethite sans carbone, un représentant de l’oxyde de fer du sol, ou d’illite, un représentant du minéral argileux silicaté, ont été enterrés dans 150 forêts et 150 prairies. Les sites sont situés dans les trois zones d’étude allemandes du programme prioritaire d’infrastructures « Explorations de la biodiversité ».

Après cinq ans d’incubation souterraine, une équipe de scientifiques dirigée par De Schorn Bramble de l’Institut Max Planck de biogéochimie (MPI-BGC) à Iéna et Susanne Ulrich de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) a analysé le contenu du conteneur. . Ils ont constaté que, quels que soient le type d’utilisation des terres et l’intensité de la gestion, quatre fois plus de carbone organique s’accumulait dans la goethite que dans l’illite. Ce résultat confirme que la composition minérale est essentielle pour contrôler le taux et la quantité de formation de MAOM dans le sol.

« Une grande partie de nos connaissances sur le rôle des oxydes et des argiles silicatées dans le stockage du carbone dans le sol provient d’études en laboratoire », explique Susan. « Étant donné que ces deux groupes de minéraux interagissent dans les sols naturels, la différenciation directe de leurs rôles individuels dans la formation de MAOM n’est pas possible. .» Ulrich, Ph.D. Candidat à MLU.

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« Notre configuration expérimentale nous a permis pour la première fois de comparer directement le potentiel de stockage de carbone de ces deux groupes minéraux dans des conditions de terrain. Nos résultats montrent que ce ne sont pas les propriétés de surface qui déterminent la formation de MAOM, car les oxydes ont une surface beaucoup plus grande. Le potentiel de stockage de carbone des minéraux argileux silicatés. »  »

En raison du long temps de séjour du carbone dans les minéraux, la formation de MAOM était considérée comme relativement insensible à l’utilisation et à la gestion des terres sur des échelles de temps inférieures à plusieurs décennies. Cependant, les chercheurs ont noté dans leur étude que la formation de MAOM dans les forêts était réduite par l’intensité de la récolte et était modifiée par la sélection des espèces d’arbres. Dans les prairies, la productivité végétale ainsi que la diversité végétale ont augmenté la formation de MAOM. La productivité et la diversité végétales étaient affectées par la fertilisation, car la fertilisation augmentait la productivité végétale mais réduisait la diversité végétale.

De Schorn Bramble, candidat au doctorat au MPI-BGC explique ces nouveaux résultats contrastés : « Nous avons observé des effets significatifs de l’utilisation et de la gestion des terres sur la formation de MAOM après avoir exposé des minéraux sans carbone pendant seulement cinq ans aux conditions ambiantes du sol. Ces changements sont il est également probable qu’elle se produise dans les sols naturels. » Mais elle peut être difficile à détecter à l’aide des méthodes de mesure traditionnelles. « Nos résultats et notre approche expérimentale peuvent donc être importants pour prédire comment MAOM réagira aux activités humaines. »

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Il note que même si la composition minérale détermine le potentiel de stockage du carbone dans le sol, l’utilisation des terres affecte la mesure dans laquelle ce potentiel est réalisé. Par conséquent, il est important de mieux comprendre comment la productivité des plantes, la qualité des apports organiques et la communauté des décomposeurs interagissent dans la formation de MAOM dans le sol sous différentes gestions.

Plus d’information:
De Shorn E. Bramble et al, La composition de la matière organique liée aux métaux dans les sols tempérés est principalement contrôlée par le type de métal et est modifiée par l’utilisation des terres et l’intensité de la gestion, La biologie du changement global (2023). est ce que je: 10.1111/gcb.17024

Informations sur les magazines :
La biologie du changement global


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L'épaisseur de la croûte de glace révèle la température de l'eau sur les mondes océaniques

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Les astrobiologistes de l'Université Cornell ont mis au point une nouvelle façon de déterminer la température des océans sur des mondes lointains en fonction de l'épaisseur de leurs coquilles de glace, réalisant ainsi efficacement une océanographie depuis l'espace.

Les données disponibles montrant la variation de l'épaisseur de la glace permettent déjà de prédire la partie supérieure de l'océan d'Encelade, l'une des lunes de Saturne, et l'étude orbitale prévue par la NASA sur la croûte glacée d'Europe devrait faire de même pour la lune jovienne, beaucoup plus grande, renforçant ainsi les conclusions de la mission quant à savoir si elle pourrait soutenir la vie. .

Les chercheurs suggèrent qu'un processus appelé « pompage de glace », qu'ils ont observé sous les plates-formes de glace de l'Antarctique, a probablement formé la face inférieure des coquilles glacées d'Europe et d'Encelade, mais doit également être à l'œuvre sur Ganymède et Titan, qui sont de grandes lunes de Jupiter et Saturne. successivement. Ils ont montré que les plages de températures dans lesquelles la glace et les océans interagissent – ​​des régions importantes où des composants de la vie peuvent être échangés – peuvent être calculées en fonction de la pente de la croûte de glace et des changements du point de congélation de l’eau à différentes pressions et salinités.

« Si nous pouvons mesurer le changement d'épaisseur de ces coquilles de glace, nous pourrons obtenir des contraintes de température dans les océans, ce qu'il n'y a pas d'autre moyen de faire sans les percer », a déclaré Brittney Schmidt, professeur adjoint d'astronomie et d'astrophysique. . Sciences de la Terre et de l'atmosphère. « Cela nous donne un autre outil pour essayer de comprendre le fonctionnement de ces océans. La grande question est : les choses y vivent-elles, ou peuvent-elles y vivre ? »

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Avec les membres actuels et anciens du Planetary Habitability and Technology Laboratory, Schmidt a co-écrit le livre « Ice-Ocean Interactions on Ocean Worlds Affecting the Topography of Ice Shells », publié dans la revue Journal de recherche géophysique : Planètes.

En 2019, à l'aide du robot télécommandé Icefin, l'équipe de Schmidt a observé de la glace pompée dans une fissure au fond de la plate-forme de glace de Ross, en Antarctique.

Les chercheurs ont cartographié les plages d'épaisseur, de pression et de salinité possibles de la croûte pour les mondes océaniques avec une gravité variable, et ont conclu que le pompage de glace se produirait dans les scénarios les plus probables, mais pas dans tous les scénarios. Ils ont découvert que les interactions entre la glace et les océans sur Europe pourraient être similaires à celles observées sous la plate-forme de glace de Ross, preuve que ces régions pourraient être parmi les plus semblables à la Terre sur des mondes extraterrestres, a déclaré Justin Lawrence, chercheur invité au Cornell Center. . d'astrophysique et de sciences planétaires et responsable de programme chez Honeybee Robotics.

La sonde Cassini de la NASA a produit suffisamment de données pour prédire la plage de température de l'océan d'Encelade, en fonction de l'inclinaison de sa croûte de glace des pôles à l'équateur : -1 095°C à -1 272°C. Connaître les températures permet de comprendre comment la chaleur circule dans les océans et comment elle se propage, affectant l'habitabilité.

Les chercheurs s'attendent à ce que le pompage de glace soit faible sur Encelade, une petite lune (aussi large que l'Arizona) avec une topographie spectaculaire, tandis que sur Europe plus grande – qui a à peu près la taille de la lune terrestre – ils s'attendent à ce qu'il fonctionne rapidement pour ramollir et aplatir la croûte glacée. . un socle.

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Ce travail montre comment la recherche sur le changement climatique sur Terre peut également bénéficier à la science planétaire, a déclaré Schmidt, c'est pourquoi la NASA a soutenu le développement d'ICEVEN.

« Il existe une relation entre la forme de la croûte de glace et la température de l'océan », a déclaré Schmidt. « C'est une nouvelle façon d'obtenir plus d'informations à partir des mesures de la croûte de glace que nous espérons pouvoir obtenir pour Europe et d'autres mondes. »

La recherche a été soutenue par les futurs chercheurs du programme FIESST (Earth and Space Science and Technology) de la NASA et par la National Science Foundation.

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Les astronomes découvrent un nouveau lien entre l'eau et la formation planétaire

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Les astronomes ont découvert de l'eau dans le disque entourant une jeune étoile où des planètes pourraient se former, révélant un nouveau lien entre l'ingrédient clé de la vie et la formation des planètes.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’étaient pas en mesure de cartographier la façon dont l’eau est distribuée dans un disque stable et froid, le type de disque qui offre les meilleures conditions pour que les planètes se forment autour des étoiles.

Les observations, réalisées avec le grand télescope millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA), ont révélé au moins trois fois la quantité d'eau trouvée dans tous les océans de la Terre dans le disque interne de la jeune étoile semblable au soleil HL Tauri, située à 450 mètres d'altitude. dans des années. Loin de la Terre dans la constellation du Taureau.

« Je n'aurais jamais imaginé que nous pourrions capturer une image d'océans de vapeur d'eau dans la même région où la planète était susceptible de se former », a déclaré Stefano Facchini, astronome à l'Université de Milan en Italie, qui a dirigé l'étude.

Il a ajouté : « Nos résultats montrent comment la présence d'eau peut affecter l'évolution d'un système planétaire, tout comme cela s'est produit il y a environ 4,5 milliards d'années dans notre système solaire. »

« Il est vraiment remarquable que nous puissions non seulement détecter, mais aussi capturer des images détaillées et résoudre spatialement la vapeur d'eau à une distance de 450 années-lumière de la Terre », a déclaré le co-auteur Leonardo Testi, astronome à l'Université de Bologne en Italie. . nous. »

Les observations réalisées par ALMA, dont l'Observatoire européen austral (ESO) est partenaire, permettent aux astronomes de déterminer la répartition de l'eau dans différentes régions du disque.

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Selon l'étude publiée dans la revue Nature Astronomy, une grande quantité d'eau a été trouvée dans la région où se trouve une lacune connue dans le disque de HL Tauri.

Les chercheurs affirment que cela indique que la vapeur d’eau peut affecter la composition chimique des planètes qui se forment dans ces régions.

« C'est vraiment excitant de voir de première main, sur l'image, des molécules d'eau libérées par des particules de poussière glacée », a déclaré Elizabeth Humphreys, astronome à l'ESO qui a également participé à l'étude.

Les grains de poussière qui composent le disque sont les graines de la formation planétaire, entrant en collision et se collant pour former des objets plus gros.

Les astronomes pensent que lorsqu’il fait suffisamment froid pour que l’eau gèle et se transforme en particules de poussière, les objets se collent mieux les uns aux autres, créant ainsi l’endroit idéal pour la formation des planètes.

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Les astronomes découvrent un nouveau lien entre l'eau et la formation des planètes

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Les astronomes découvrent un nouveau lien entre l'eau et la formation des planètes

Les astronomes ont découvert de l'eau dans le disque entourant une jeune étoile où des planètes pourraient se former, révélant un nouveau lien entre l'ingrédient clé de la vie et la formation des planètes.

Jusqu’à présent, les chercheurs n’étaient pas en mesure de cartographier la façon dont l’eau est distribuée dans un disque stable et froid, le type de disque qui offre les meilleures conditions pour que les planètes se forment autour des étoiles.

Les observations, réalisées avec le grand télescope millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA), ont révélé au moins trois fois la quantité d'eau trouvée dans tous les océans de la Terre dans le disque interne de la jeune étoile semblable au soleil HL Tauri, située à 450 mètres d'altitude. dans des années. Loin de la Terre dans la constellation du Taureau.

Nos résultats montrent comment la présence d’eau peut influencer l’évolution d’un système planétaire, tout comme elle l’a fait il y a environ 4,5 milliards d’années dans notre système solaire.

« Je n'aurais jamais imaginé que nous pourrions capturer une image d'océans de vapeur d'eau dans la même région où la planète était susceptible de se former », a déclaré Stefano Facchini, astronome à l'Université de Milan en Italie, qui a dirigé l'étude.

Il a ajouté : « Nos résultats montrent comment la présence d'eau peut affecter l'évolution d'un système planétaire, tout comme cela s'est produit il y a environ 4,5 milliards d'années dans notre système solaire. »

« Il est vraiment remarquable que nous puissions non seulement détecter, mais aussi capturer des images détaillées et résoudre spatialement la vapeur d'eau à une distance de 450 années-lumière de la Terre », a déclaré le co-auteur Leonardo Testi, astronome à l'Université de Bologne en Italie. . nous. »

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Les observations réalisées par ALMA, dont l'Observatoire européen austral (ESO) est partenaire, permettent aux astronomes de déterminer la répartition de l'eau dans différentes régions du disque.

Selon l'étude publiée dans la revue Nature Astronomy, une grande quantité d'eau a été trouvée dans la région où se trouve une lacune connue dans le disque de HL Tauri.

Les chercheurs affirment que cela indique que la vapeur d’eau peut affecter la composition chimique des planètes qui se forment dans ces régions.

« C'est vraiment excitant de voir de première main, sur l'image, des molécules d'eau libérées par des particules de poussière glacée », a déclaré Elizabeth Humphreys, astronome à l'ESO qui a également participé à l'étude.

Les grains de poussière qui composent le disque sont les graines de la formation planétaire, entrant en collision et se collant pour former des objets plus gros.

Les astronomes pensent que lorsqu’il fait suffisamment froid pour que l’eau gèle et se transforme en particules de poussière, les objets se collent mieux les uns aux autres, créant ainsi l’endroit idéal pour la formation des planètes.

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