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Cycle du carbone profond

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Cycle profond du carbone.

Le cycle du carbone profond est le mouvement du carbone à travers le manteau et le noyau de la Terre. Il fait partie du cycle du carbone et est intimement lié au mouvement du carbone à la surface et dans l'atmosphère de la Terre. En renvoyant le carbone dans les couches plus profondes de la Terre, il joue un rôle essentiel dans le maintien des conditions terrestres nécessaires à la vie. Sans cela, le carbone s'accumulerait dans l'atmosphère, atteignant des concentrations extrêmement élevées sur de longues périodes[1].

Parce que l'on ne sait pas accéder à une telle profondeur terrestre, on en sait peu sur le rôle du carbone dans celle-ci. Néanmoins, plusieurs éléments de preuve - dont beaucoup proviennent de simulations en laboratoire des conditions de la Terre profonde - ont indiqué des mécanismes en faveur du mouvement de l'élément vers le bas du manteau, ainsi que les formes que prend le carbone aux températures et pressions extrêmes de cette couche. De plus, des techniques comme la sismologie ont conduit à une meilleure compréhension de la présence potentielle de carbone dans le noyau terrestre. Des études sur la composition du magma basaltique et le flux de dioxyde de carbone hors des volcans révèlent que la quantité de carbone dans le manteau est mille fois supérieure à sa quantité à la surface de la Terre[2].

Deux modèles de la répartition du carbone terrestre.

Il y a environ 44 000 gigatonnes de carbone dans l'atmosphère et les océans. Une gigatonne équivaut à un milliard de tonnes métriques, soit l'équivalent de la masse d'eau de plus de 400 000 piscines olympiques[3]. Aussi grande que soit cette quantité, elle ne représente qu’une petite fraction d’un pour cent du carbone terrestre. Plus de 90% peuvent résider dans le noyau, le reste se trouvant principalement dans la croûte et le manteau[4].

Dans la photosphère du Soleil, le carbone est le quatrième élément le plus abondant. La Terre a probablement connu par le passé, lors de sa formation, la présence dans des proportions semblables de carbone. Mais elle en a perdu beaucoup à la suite de l'évaporation son accrétion. Cependant, même en tenant compte de l'évaporation, les silicates constituant la croûte et le manteau de la Terre ont une concentration de carbone qui est cinq à dix fois inférieure à celle des chondrites CI, une forme de météore, censée représenter la composition de la nébuleuse solaire avant que les planètes se sont formées. Une partie de ce carbone a pu s'être retrouvée dans le noyau. Selon le modèle choisi, le carbone devrait contribuer entre 0,2 et 1% de la masse du noyau. Même à une concentration plus faible, cela représenterait la moitié du carbone de la Terre[5].

Processus de dégazage du carbone[6].

Les estimations de la teneur en carbone du manteau supérieur proviennent de mesures de la chimie des basaltes de dorsales médio-océaniques (MORB). Ceux-ci doivent être corrigés pour le dégazage du carbone et d'autres éléments. Depuis la formation de la Terre, le manteau supérieur a perdu 40 à 90% de son carbone par évaporation et transport vers le noyau sous forme de composés de fer. L'estimation la plus rigoureuse donne une teneur en carbone de 30 parties par million (ppm). On estime que le manteau inférieur est beaucoup moins appauvri - environ 350 ppm[7].

  1. ↑ (en) « The Deep Carbon Cycle and our Habitable Planet », Deep Carbon Observatory, (consulté le )
  2. ↑ (en) Wilson, « Where do Carbon Atoms Reside within Earth's Mantle? », Physics Today, vol. 56, no 10,‎ , p. 21–22 (DOI 10.1063/1.1628990, Bibcode 2003PhT....56j..21W)
  3. ↑ (en) Terry Collins et Katie Pratt, « Scientists Quantify Global Volcanic CO2 Venting; Estimate Total Carbon on Earth », Deep Carbon Observatory,‎ (lire en ligne, consulté le )
  4. ↑ (en) Suarez, Edmonds et Jones, « Earth Catastrophes and their Impact on the Carbon Cycle », Elements, vol. 15, no 5,‎ , p. 301–306 (DOI 10.2138/gselements.15.5.301)
  5. ↑ (en) Jie Li, Mainak Mokkherjee et Guillaume Morard, Deep carbon : past to present, Cambridge University Press, , 40–65 p. (ISBN 9781108677950, DOI 10.1017/9781108677950.011), « Carbon versus Other Light Elements in Earth’s Core »
  6. ↑ (en) Rajdeep Dasgupta « The Influence of Magma Ocean Processes on the Present-day Inventory of Deep Earth Carbon » () (lire en ligne, consulté le ) [archive du ]
    —Post-AGU 2011 CIDER Workshop    .
  7. ↑ (en) C-T. A. Lee, H. Jiang, R. Dasgupta et M. Torres, Deep carbon : past to present, Cambridge University Press, , 313–357 p. (ISBN 9781108677950, DOI 10.1017/9781108677950.011), « A Framework for Understanding Whole-Earth Carbon Cycling »
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