De nouvelles perspectives pour l’utilisation des coraux dans la recherche climatique

Les températures océaniques anciennes sont généralement reconstituées en analysant le rapport des différents atomes d’oxygène dans les restes de carbonate de calcium des fossiles. Cependant, cette méthode présente de nombreux défis, notamment une combinaison de processus biologiques connus sous le nom d’« effets vitaux », qui sont très visibles chez les coraux et peuvent affecter les données.

Une équipe de recherche dirigée par l’Université de Göttingen montre maintenant comment l’abondance d’un troisième isotope d’oxygène très rare peut révéler si la composition isotopique est uniquement influencée par la température ou si des effets biologiques jouent également un rôle. Les résultats ont été publiés dans Lettres sur la perspective géochimique.

La structure dure du corail, appelée « squelette corallien », est composée de carbonate de calcium, le même matériau qui constitue les calcaires. Les coraux, comme tous les organismes marins, incorporent de manière sélective différentes formes d’oxygène. Ces différentes formes sont appelées isotopes, ce qui signifie que certains atomes d’oxygène sont plus légers et d’autres plus lourds.

À des températures de l’eau plus basses, l’isotope lourd de l’oxygène est incorporé en plus grande quantité dans les structures carbonatées. En analysant les rapports entre l’isotope lourd de l’oxygène 18 et l’isotope léger de l’oxygène 16 dans les carbonates, les scientifiques peuvent calculer les températures ambiantes de l’eau de mer du passé lointain de la Terre.

Cependant, certains carbonates, comme les squelettes de coraux, renvoient de fausses températures car leur composition isotopique de l’oxygène est également affectée par les processus biologiques connus sous le nom d’effets vitaux.

Les chercheurs ont désormais découvert qu’un troisième isotope très rare (l’oxygène 17) peut être utilisé pour corriger ces effets biologiques. Les chercheurs peuvent ainsi déterminer les températures passées des océans avec une plus grande précision, en plus d’obtenir de meilleures informations sur les processus de biominéralisation de différentes espèces de coraux.

Les mesures de cet isotope rare de l’oxygène 17, connu dans le domaine sous le nom de méthode des isotopes triples de l’oxygène, dans les carbonates sont généralement très compliquées. En fait, le laboratoire des isotopes stables de l’Université de Göttingen est l’un des rares au monde à pouvoir effectuer de telles analyses. Le laboratoire utilise des instruments de pointe connus sous le nom de spectroscopie d’absorption laser à diode accordable.

« Nous avons utilisé des coraux pour notre étude car nous en savons beaucoup sur les processus par lesquels ils développent leur squelette », a déclaré le responsable de l’étude, le Dr David Bajnai du Centre de géosciences de l’Université de Göttingen.

« Nous sommes ravis d’appliquer ce concept à d’autres organismes couramment utilisés dans l’étude du climat passé de la Terre. Nous espérons que les analyses des isotopes triples de l’oxygène ouvriront des ensembles de données jusqu’alors inutilisables pour la recherche paléoclimatique, permettant des reconstitutions climatiques plus précises, remontant plus loin dans le temps. »

Le professeur Daniel Herwartz de l’Université de la Ruhr à Bochum a ajouté : « Nous avons également pu montrer que les analyses des trois isotopes de l’oxygène peuvent nous renseigner sur les différents processus que nous appelons collectivement « effets vitaux ».

« Pour les coraux, nous pouvons désormais confirmer que le principal processus impliqué est lié à un processus chimique appelé CO₂ “L’absorption, que nous avons étudiée de manière indépendante dans le cadre d’expériences. Ces techniques avancées aident à obtenir de nouvelles connaissances sur la manière dont les organismes construisent leurs structures plus dures.”