Des gouttes d'eau de mer contiennent des traces d'un monde antique

May 30, 2023

Le sel marin cache un secret : de minuscules gouttelettes de l’eau de mer dont il est issu, préservant l’histoire géologique.

Grâce à un équipement spécialisé obtenu grâce aux subventions de la National Science Foundation, Mebrahtu Weldeghebriel, PhD '22, chercheur postdoctoral à l'Université de Princeton, et Tim Lowenstein, professeur émérite des sciences de la Terre à l'Université de Binghamton, ont pu reconstruire les changements dans la chimie de l'eau de mer au cours des 150 derniers millions d'années. acquérant également un aperçu des processus géologiques et des changements climatiques associés. Leur article, « Seafloor Hydrothermal Systems Control Long-Term Changes in Seawater [Li+]: Evidence from Fluid Inclusions », a été récemment publié dans la revue Science Advances.

L’océan « est comme une soupe géante composée de différents éléments », a expliqué Lowenstein. "Le sodium et le chlorure sont les plus courants, mais il en existe des dizaines d'autres dissous dans l'eau de mer à l'état de traces, comme le lithium."

Ils ont étudié le sel marin (halite) formé à différents moments au cours des 150 derniers millions d'années dans des bassins sédimentaires géographiquement divers aux États-Unis, en Europe, en Asie et en Afrique. Dans les échantillons de sel se trouvaient de minuscules poches contenant un peu d’eau de mer ancienne.

Pour accéder aux minuscules gouttelettes, les chercheurs ont utilisé un laser pour percer des trous dans les cristaux de sel puis un spectromètre de masse pour analyser les différents oligo-éléments présents. Dans cette recherche, ils se sont concentrés spécifiquement sur la concentration de lithium, un oligoélément qui a été multiplié par sept au cours des 150 derniers millions d’années, parallèlement à une augmentation du rapport magnésium/calcium.

Mais pourquoi?

La cause des variations à long terme de la composition de l’eau de mer a été débattue au cours des deux dernières décennies. Les chercheurs ont proposé que la baisse de la concentration de lithium dans l’eau de mer soit principalement associée à une production réduite de croûte océanique et à une diminution de l’activité hydrothermale des fonds marins, toutes deux influencées par les mouvements des plaques tectoniques. Le ralentissement de l’activité des plaques au cours des 150 derniers millions d’années a entraîné une diminution de l’apport de lithium dans les océans et une réduction des quantités de dioxyde de carbone rejetées dans l’atmosphère, ce qui a finalement conduit au refroidissement global et à l’ère glaciaire actuelle. En remontant le temps de 150 millions d’années, la Terre était un endroit plus chaud avec plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et plus de lithium dans la mer.

"Il existe un lien étroit entre la chimie des océans et la chimie atmosphérique", a déclaré Weldeghebriel. "Les changements qui se produisent dans l'océan reflètent également ce qui se passe dans l'atmosphère."

Dans l'ensemble, les recherches de Weldeghebriel et Lowenstein ont fait des progrès significatifs dans la compréhension de la chimie des anciens océans de la Terre et dans la manière dont le mouvement des plaques tectoniques a influencé la composition de l'hydrosphère et de l'atmosphère de notre Terre. De tels changements chimiques ont également un impact sur la biologie, comme sur les créatures marines qui construisent leur coquille à partir de carbonate de calcium.

"Les océans et l'atmosphère sont liés les uns aux autres, et la manière dont ils évoluent est liée", a expliqué Lowenstein. "Tout est connecté."