Les diatomées, algues unicellulaires aux coquilles vitreuses et ornées, sont souvent admirées pour leur beauté époustouflante. Ces algues jouent un rôle essentiel dans la chimie et l’écologie des océans, contribuant à la régulation du climat et aux réseaux trophiques marins de leur vivant. Aujourd’hui, de nouvelles recherches révèlent que leur impact se poursuit longtemps après leur mort, remodelant rapidement la chimie des océans et influençant potentiellement le climat de la Terre d’une manière auparavant sous-estimée.
La vitesse inattendue de l’altération inversée
Une équipe de scientifiques de Georgia Tech a découvert que les squelettes à base de silice des diatomées se transforment étonnamment rapidement en minéraux argileux, en seulement 40 jours. Auparavant, les scientifiques pensaient que ce processus, connu sous le nom d’altération inversée, prenait des centaines, voire des milliers d’années. Les résultats, publiés dans Science Advances, mettent en évidence le rôle dynamique que jouent ces organismes microscopiques dans la régulation du climat de la planète.
Du verre à l’argile : une transformation chimique
Lorsqu’une diatomée meurt, la majeure partie de son squelette de silice se dissout. Cependant, la silice restante peut subir une altération inverse, un processus qui la transforme en nouveaux minéraux argileux contenant des métaux traces. Ce processus libère également dans l’atmosphère du carbone précédemment séquestré lorsque les sédiments réagissent avec l’eau de mer. Cette interaction entre le silicium, le carbone et les métaux traces influence considérablement la chimie des océans et contribue à stabiliser le climat de la Terre au fil du temps.
Recréer les conditions du fond marin en laboratoire
Pour comprendre comment et à quelle vitesse l’altération inversée se produit, les chercheurs ont construit un réacteur spécialisé à deux chambres simulant les conditions du fond marin. Une chambre contenait de la silice de diatomée, tandis que l’autre contenait des minéraux de fer et d’aluminium, séparés par une membrane permettant aux éléments dissous de se mélanger. Grâce à la microscopie, à la spectroscopie et à l’analyse chimique avancées, l’équipe a suivi la transformation complète depuis la dissolution de la coquille de diatomée jusqu’à la formation d’une nouvelle argile.
Les résultats ont été frappants : en seulement 40 jours, la silice des diatomées s’est transformée en minéraux argileux riches en fer, les mêmes minéraux que l’on trouve dans les sédiments marins. Cela démontre que l’altération inversée n’est pas un processus lent et de fond, mais un composant actif de la chimie des océans modernes, influençant la disponibilité de la silice, les niveaux de dioxyde de carbone et le recyclage des nutriments.
Implications pour la modélisation du climat et les écosystèmes océaniques
“Il était remarquable de voir à quelle vitesse les squelettes de diatomées pouvaient se transformer en minéraux complètement nouveaux et de déchiffrer les mécanismes à l’origine de ce processus”, a déclaré Simin Zhao, premier auteur de l’étude.
La transformation rapide des diatomées a des implications considérables. Cela suggère que la chimie des océans est plus dynamique et potentiellement plus sensible aux changements environnementaux modernes qu’on ne le pensait auparavant. Les résultats abordent également un mystère de longue date : les scientifiques savent que plus de silice pénètre dans l’océan qu’elle n’est enfouie, et cette recherche suggère qu’une grande partie de celle-ci est convertie en nouveaux minéraux par une altération inverse rapide.
“Les diatomées jouent un rôle central dans les écosystèmes marins et dans la pompe mondiale à carbone”, a expliqué Jeffrey Krause, co-auteur et océanographe. “Nous connaissions déjà leur importance pendant notre vie. Nous savons maintenant que même après leur mort, les restes des diatomées continuent de façonner la chimie des océans d’une manière qui affecte le cycle du carbone et des nutriments, ce qui change véritablement la donne.”
Recherches futures et rappel de la science fondamentale
Les recherches de l’équipe guideront les modélisateurs climatiques qui étudient le rôle de l’océan dans la régulation du carbone atmosphérique, ainsi que l’amélioration des modèles d’alcalinité des océans et d’acidification des côtes. Leurs prochaines étapes consistent à explorer l’impact de facteurs tels que la chimie de l’eau sur ces transformations et à examiner des échantillons provenant d’environnements côtiers et d’eau profonde pour voir comment ces résultats de laboratoire se traduisent dans le monde naturel.
“Cette étude change la façon dont les scientifiques perçoivent le fond marin, non pas comme un cimetière passif, mais comme un moteur chimique dynamique”, a déclaré Yuanzhi Tang, auteur principal de l’étude.
La recherche constitue un puissant rappel de l’importance de la recherche scientifique fondamentale et souligne comment les processus à l’échelle moléculaire au sein de minuscules organismes peuvent avoir de profonds impacts sur les systèmes terrestres.
