Les glaces d’Antarctique révèlent les émissions de méthane des réservoirs géologiques (hydrates, pergélisol) lors de la dernière grande transition climatique

Quel est le risque de dégazage catastrophique du méthane – puissant gaz à effet de serre – contenu dans les réservoirs géologiques tels que les hydrates piégés dans les fonds océaniques ? Mieux réguler nos émissions anthropiques de méthane est-il une priorité pour limiter le réchauffement climatique en cours ? Une récente étude publiée dans le journal Nature et pilotée par des scientifiques américains avec la participation de chercheurs de l’Institut des Géosciences de l’Environnement, vient apporter des éléments de réponse essentiels à ces deux questions.
En 2011, une équipe internationale de scientifiques conduite par V. Petrenko (Université de Rochester, Etats-Unis) et impliquant X. Faïn (IGE) avec un soutien de l’Institut Polaire Français (IPEV) et de l’Agence National de la Recherche (ANR) s’est rendue sur le site de Taylor Glacier en Antarctique pour extraire des échantillons de glace couvrant la transition climatique abrupte entre le Younger Dryas et le début de l’Holocène, il y a 11 500 ans. Cette transition se caractérise par une augmentation brutale et encore mal comprise des concentrations atmosphériques en méthane. Taylor Glacier est un site d’ablation remarquable où de la glace très ancienne affleure en surface, permettant ainsi de collecter des volumes exceptionnels d’échantillons d’âge très ancien, chose impossible lors d’un carottage classique. Ce sont ainsi cinq échantillons, de une tonne chacun, qui ont été extraits du glacier et fondus sur place afin d’en extraire du gaz atmosphérique piégé lors de la formation de la glace. Ce gaz, ramené dans les laboratoires, a ensuite été analysé pour son contenu en carbone-14 du méthane.

Chaque molécule de méthane (CH4) se caractérise en effet par une composition propre en carbone 14, 12 et 13 directement héritée de sa source. L’analyse de cette composition, appelée « signature isotopique » permet aux scientifiques d’identifier l’origine de ces molécules de gaz atmosphérique et de déterminer si elles proviennent de sources notamment géologiques, ou biologiques.
L’analyse fine de la signature isotopique du méthane contenu dans la glace du Taylor Glacier a révélé que l’augmentation brutale des concentrations atmosphériques en méthane lors de la transition climatique il y a 11 500 ans ne pouvait s’expliquer par une déstabilisation des réservoirs géologiques de type pergélisol ou hydrates océaniques : le risque de dégazage catastrophique de méthane en provenance des réservoirs géologiques semble donc faible, une bonne nouvelle dans le contexte actuel de réchauffement. Il ne peut cependant pas être complètement exclu, car le réchauffement en cours est bien différent de celui qu’a connu la planète avant son l’entrée dans la période chaude Holocène il y a 11 000 ans.
Par ailleurs, les mesures en carbone-14 du méthane ancien extrait à Taylor Glacier ont permis de quantifier la contribution naturelle en méthane d’origine géologique vers l’atmosphère. En supposant que cette contribution a peu évolué au cours de l’Holocène (durant les derniers 11 000 ans) et grâce à une comparaison avec la signature en carbone-14 du méthane actuellement présent dans l’atmosphère, il a été possible de quantifier les émissions anthropiques fossiles de cet important gaz à effet de serre. Celles-ci apparaissent plus importantes que précédemment évaluées, une information à prendre en compte aujourd’hui dans la mise en place de politique ciblée de réduction de nos émissions en méthane.

Contact IGE : Xavier Faïn

Référence : Petrenko, V. V, Smith, A. M., Schaefer, H., Riedel, K., Brook, E., Baggenstos, D., Harth, C., Hua, Q., Buizert, C., Schilt, A., Fain, X., Mitchell, L., Bauska, T., Orsi, A., Weiss, R. F. and Severinghaus, J. P. : Minimal geological methane emissions during the Younger Dryas–Preboreal abrupt warming event, Nature, 548(7668), 443–446, doi:10.1038/nature23316, 2017.