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L'océan Austral a contribué au climat le plus chaud des 65 derniers millions d'années
Publié le 9 novembre 2026
– Mis à jour le 9 novembre 2026
L'analyse de coquilles fossiles révèle que l'océan entourant l'Antarctique stockait moins de carbone en profondeur il y a 50 millions d'années, contribuant ainsi aux concentrations exceptionnellement élevées de CO2 dans l'atmosphère.
Il y a environ 50 millions d'années, la Terre connaissait sa période la plus chaude depuis la disparition des dinosaures. Les températures mondiales dépassaient de plus de 10 °C celles d'aujourd'hui, tandis que les concentrations atmosphériques de CO2 atteignaient environ 1 600 parties par million (ppm). Mais comment expliquer des niveaux de CO2 aussi élevés pendant des millions d'années ?
Une équipe internationale, à laquelle a participé François Fripiat, professeur au Laboratoire de glaciologie de l'Université libre de Bruxelles (ULB), apporte un nouvel élément de réponse: l'océan Austral. En analysant des signatures chimiques préservées dans des coquilles fossiles microscopiques, les chercheurs ont découvert que l'océan entourant l'Antarctique stockait moins efficacement le carbone dans ses profondeurs durant cette période exceptionnellement chaude. Leurs résultats, publiés dans Nature Geoscience, suggèrent que cet affaiblissement du stockage océanique du carbone a contribué à augmenter le CO2 atmosphérique, amplifiant ainsi le réchauffement climatique.
Les chercheurs ont analysé les isotopes de l'azote conservés dans les coquilles fossiles de foraminifères, de minuscules organismes marins, provenant de quatre sites de l'océan Austral. Ces signatures permettent de reconstituer la proportion des nutriments consommés par le phytoplancton à la surface de l'océan.
Les résultats montrent qu'au maximum de chaleur de l'Éocène, il y a environ 50 millions d'années, le phytoplancton utilisait 40 % de moins des nutriments disponibles. Cette diminution indique un affaiblissement de la « pompe biologique à carbone », un mécanisme par lequel les organismes marins captent du CO2 en surface et transfèrent une partie de ce carbone vers les profondeurs océaniques.
Pour quantifier son impact sur l'atmosphère, les scientifiques ont utilisé un modèle numérique couplant océan et atmosphère. Selon leurs simulations, la diminution de l'utilisation des nutriments aurait fait passer le CO2 atmosphérique d'environ 700 à 1 100 ppm en tenant compte des rétroactions liées au réchauffement et à la chimie de l'eau de mer. Ce mécanisme pourrait ainsi expliquer au moins la moitié de l'augmentation d'environ 800 ppm observée durant cette période.
« Comme l'eau de mer de l'Éocène avait une capacité beaucoup plus faible qu'aujourd'hui à atténuer les variations de CO2, un affaiblissement de la pompe biologique à carbone pouvait avoir un impact bien plus important sur le CO2 atmosphérique que dans les conditions actuelles », explique François Fripiat, coauteur de l'étude et professeur au Laboratoire de glaciologie de l'ULB.
« Nous savons que les changements de la pompe biologique à carbone de l'océan Austral ont contribué aux variations du CO2 atmosphérique pendant les périodes glaciaires, mais nous ignorions si le même mécanisme avait également fonctionné dans un monde beaucoup plus chaud. Notre étude montre que l'océan Austral a joué un rôle majeur dans la régulation du CO2 atmosphérique au début de l'Éocène, des millions d'années avant les dernières périodes glaciaires », explique Simone Moretti, chercheur à l'Institut Max-Planck de chimie et premier auteur de l'étude.
Une partie de l'explication pourrait résider dans le fonctionnement moins efficace du « thermostat naturel » de la Terre : l'altération chimique des roches, qui élimine progressivement du CO2 de l'atmosphère. Avant la formation de grandes chaînes de montagnes comme les Alpes et l'Himalaya, les continents relativement plats et profondément altérés offraient moins de roches fraîches susceptibles de capter le CO2, ralentissant potentiellement ce processus.
« Avec un thermostat naturel moins efficace, le CO2 supplémentaire libéré par l'océan pouvait rester beaucoup plus longtemps dans l'atmosphère. Cela aurait permis à l'océan Austral d'influencer le climat non seulement sur des milliers d'années, comme pendant les périodes glaciaires, mais aussi sur des millions d'années », explique Mathis Hain, coauteur de l'étude.
«La cohérence entre les périodes interglaciaires chaudes du Pléistocène, durant lesquelles l'océan Austral libérait également du CO2, et un épisode de réchauffement ayant duré des millions d'années renforce notre compréhension de la manière dont l'océan Austral agit sur la pompe biologique à différentes échelles de temps et dans différentes conditions climatiques. Observer la même réponse dans des contextes aussi différents suggère qu'il s'agit d'un mécanisme de rétroaction robuste : le réchauffement fait remonter des eaux profondes riches en carbone à la surface de l'océan Austral, libérant du CO2 dans l'atmosphère et accentuant ainsi le réchauffement », explique Alfredo Martínez-García, responsable de groupe à l'Institut Max-Planck de chimie et dernier auteur de l'étude.
Les chercheurs étudient désormais le rôle de ce mécanisme de rétroaction au cours d'autres épisodes de réchauffement prolongé de l'histoire de la Terre.
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À propos de l'étude
Moretti, S., Fripiat, F., Hain, M. P., et al. Elevated early Eocene atmospheric CO2 tied to reduced Southern Ocean biological pump efficiency. Nature Geoscience (2026).
https://www.nature.com/articles/s41561-026-02142-7
L'étude réunit 14 scientifiques de l'Institut Max-Planck de chimie, de l'Université libre de Bruxelles, de l'Université de Californie à Santa Cruz, des universités de Ferrare, Utrecht, Mayence et Heidelberg, du Vassar College, de l'ETH Zurich et de l'Université de Princeton.
Une équipe internationale, à laquelle a participé François Fripiat, professeur au Laboratoire de glaciologie de l'Université libre de Bruxelles (ULB), apporte un nouvel élément de réponse: l'océan Austral. En analysant des signatures chimiques préservées dans des coquilles fossiles microscopiques, les chercheurs ont découvert que l'océan entourant l'Antarctique stockait moins efficacement le carbone dans ses profondeurs durant cette période exceptionnellement chaude. Leurs résultats, publiés dans Nature Geoscience, suggèrent que cet affaiblissement du stockage océanique du carbone a contribué à augmenter le CO2 atmosphérique, amplifiant ainsi le réchauffement climatique.
Une diminution de 40 % de l'utilisation des nutriments
Les chercheurs ont analysé les isotopes de l'azote conservés dans les coquilles fossiles de foraminifères, de minuscules organismes marins, provenant de quatre sites de l'océan Austral. Ces signatures permettent de reconstituer la proportion des nutriments consommés par le phytoplancton à la surface de l'océan.
Les résultats montrent qu'au maximum de chaleur de l'Éocène, il y a environ 50 millions d'années, le phytoplancton utilisait 40 % de moins des nutriments disponibles. Cette diminution indique un affaiblissement de la « pompe biologique à carbone », un mécanisme par lequel les organismes marins captent du CO2 en surface et transfèrent une partie de ce carbone vers les profondeurs océaniques.
Pour quantifier son impact sur l'atmosphère, les scientifiques ont utilisé un modèle numérique couplant océan et atmosphère. Selon leurs simulations, la diminution de l'utilisation des nutriments aurait fait passer le CO2 atmosphérique d'environ 700 à 1 100 ppm en tenant compte des rétroactions liées au réchauffement et à la chimie de l'eau de mer. Ce mécanisme pourrait ainsi expliquer au moins la moitié de l'augmentation d'environ 800 ppm observée durant cette période.
« Comme l'eau de mer de l'Éocène avait une capacité beaucoup plus faible qu'aujourd'hui à atténuer les variations de CO2, un affaiblissement de la pompe biologique à carbone pouvait avoir un impact bien plus important sur le CO2 atmosphérique que dans les conditions actuelles », explique François Fripiat, coauteur de l'étude et professeur au Laboratoire de glaciologie de l'ULB.
« Nous savons que les changements de la pompe biologique à carbone de l'océan Austral ont contribué aux variations du CO2 atmosphérique pendant les périodes glaciaires, mais nous ignorions si le même mécanisme avait également fonctionné dans un monde beaucoup plus chaud. Notre étude montre que l'océan Austral a joué un rôle majeur dans la régulation du CO2 atmosphérique au début de l'Éocène, des millions d'années avant les dernières périodes glaciaires », explique Simone Moretti, chercheur à l'Institut Max-Planck de chimie et premier auteur de l'étude.
Pourquoi ces concentrations élevées ont-elles persisté pendant des millions d'années ?
Une partie de l'explication pourrait résider dans le fonctionnement moins efficace du « thermostat naturel » de la Terre : l'altération chimique des roches, qui élimine progressivement du CO2 de l'atmosphère. Avant la formation de grandes chaînes de montagnes comme les Alpes et l'Himalaya, les continents relativement plats et profondément altérés offraient moins de roches fraîches susceptibles de capter le CO2, ralentissant potentiellement ce processus.
« Avec un thermostat naturel moins efficace, le CO2 supplémentaire libéré par l'océan pouvait rester beaucoup plus longtemps dans l'atmosphère. Cela aurait permis à l'océan Austral d'influencer le climat non seulement sur des milliers d'années, comme pendant les périodes glaciaires, mais aussi sur des millions d'années », explique Mathis Hain, coauteur de l'étude.
«La cohérence entre les périodes interglaciaires chaudes du Pléistocène, durant lesquelles l'océan Austral libérait également du CO2, et un épisode de réchauffement ayant duré des millions d'années renforce notre compréhension de la manière dont l'océan Austral agit sur la pompe biologique à différentes échelles de temps et dans différentes conditions climatiques. Observer la même réponse dans des contextes aussi différents suggère qu'il s'agit d'un mécanisme de rétroaction robuste : le réchauffement fait remonter des eaux profondes riches en carbone à la surface de l'océan Austral, libérant du CO2 dans l'atmosphère et accentuant ainsi le réchauffement », explique Alfredo Martínez-García, responsable de groupe à l'Institut Max-Planck de chimie et dernier auteur de l'étude.
Les chercheurs étudient désormais le rôle de ce mécanisme de rétroaction au cours d'autres épisodes de réchauffement prolongé de l'histoire de la Terre.
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À propos de l'étude
Moretti, S., Fripiat, F., Hain, M. P., et al. Elevated early Eocene atmospheric CO2 tied to reduced Southern Ocean biological pump efficiency. Nature Geoscience (2026).
https://www.nature.com/articles/s41561-026-02142-7
L'étude réunit 14 scientifiques de l'Institut Max-Planck de chimie, de l'Université libre de Bruxelles, de l'Université de Californie à Santa Cruz, des universités de Ferrare, Utrecht, Mayence et Heidelberg, du Vassar College, de l'ETH Zurich et de l'Université de Princeton.