Un vol transatlantique peut transformer la poussière saharienne en un nutriment clé pour l'océan

Alors que la poussière du Sahara souffle sur des milliers de kilomètres à travers l'océan Atlantique, elle devient progressivement plus nutritive pour les microbes marins, suggère une nouvelle étude.

Des réactions chimiques dans l'atmosphère attaquent les minéraux de fer dans la poussière, les rendant plus solubles dans l'eau et créant une source cruciale de nutriments pour les mers appauvries en fer, rapportent des chercheurs le 20 septembre dans Frontiers in Marine Science.

Les nuages de poussière se posant sur l'Atlantique peuvent engendrer des floraisons de phytoplanctons qui soutiennent les écosystèmes marins, explique Timothy Lyons, un biogéochimiste de l'Université de Californie, Riverside. "Le fer est incroyablement important pour la vie", dit-il. Les phytoplanctons en ont besoin pour convertir le dioxyde de carbone en sucres pendant la photosynthèse.

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En étudiant davantage le transport de la poussière et les réactions chimiques dans l'atmosphère, les scientifiques pourraient mieux comprendre pourquoi certaines parties des océans sont des points chauds biologiques pour les phytoplanctons et les poissons.

Plus de 240 millions de tonnes métriques de poussière saharienne soufflent sur l'océan Atlantique chaque année. Aux Bermudes, aux Bahamas et sur d'autres îles, elle rend les sols rouges. Mais une grande partie se dépose dans l'océan, fournissant une source majeure de fer à des zones trop éloignées de la terre pour en recevoir des rivières.

Lyons et le géologue marin Jeremy Owens, alors également à l'UC Riverside, se sont lancés dans une autre question sur la poussière : les types de poussière se déposant sur l'Atlantique ont-ils changé au cours des 120 000 dernières années ? Ils ont analysé les minéraux provenant de la poussière dans quatre carottes prélevées du fond marin boueux - deux dans l'est de l'Atlantique près de l'Afrique et deux plus à l'ouest près de l'Amérique du Nord.

Ce qu'ils ont trouvé a suscité une autre ligne d'investigation.

Dans la poussière et les sols du monde entier, environ 40 pour cent du fer est normalement présent dans des minéraux "réactifs" tels que la pyrite ou les carbonates. Ce genre de fer peut être décomposé par des acides faibles et potentiellement utilisé par la vie. Dans les échantillons prélevés au fond de l'Atlantique, seulement environ 9 pour cent du fer dans les minéraux de la poussière échantillonnés plus à l'ouest était constitué de minéraux de fer réactifs, comparé à environ 18 pour cent dans les minéraux de la poussière provenant de plus près de l'Afrique. Ça, dit Lyons, c'était "la grande surprise".

Lui et Owens, désormais à l'Université d'État de Floride à Tallahassee, ont conclu que pendant le vol transatlantique de plusieurs jours de la poussière, de plus en plus de son fer réactif était altéré - attaqué par des acides et la radiation ultraviolette, qui ont disséqué les minéraux.

"Il y a des transformations photochimiques qui ont tendance à rendre le fer plus soluble" dans l'eau, dit Lyons. Alors que ce fer modifié s'installe plus tard dans l'océan, il se dissout - et est dévoré par les phytoplanctons. Le seul fer réactif qui atteint le fond marin est celui qui n'a pas été altéré durant le transport aérien et n'a pas été ensuite absorbé. Leurs résultats suggèrent que plus le désert volera loin, moins de ce fer restera.

En initiant des floraisons de phytoplanctons, le fer provenant de la poussière peut également nourrir de petits poissons et d'autres animaux qui broutent le plancton, ainsi que les prédateurs qui mangent les brouteurs. Une récente étude suggère que le thon skipjack de l'Atlantique, un poisson commercial important, est attiré par les zones où la poussière du Sahara s'est installée.

Les nouveaux résultats sont plausibles car des études antérieures ont montré que les minéraux de fer réagissent dans l'atmosphère, dit Natalie Mahowald, une scientifique atmosphérique qui étudie la poussière à l'Université Cornell. Leur conclusion "correspond à ce que je pensais qui se passait", dit-elle.

Mais elle souligne que la poussière du Sahara n'est pas la seule source possible de ce fer : les échantillons provenaient assez au nord dans l'Atlantique pour que une partie de leur fer pourrait venir de la fumée, des incendies de forêt en Amérique du Nord au cours des 120 000 dernières années, dit-elle.

Identifier une source de poussière enterrée profondément dans le fond marin peut être un défi. Mais Owens et Lyons ont tenté d'identifier l'empreinte digitale de la poussière en mesurant les ratios du fer à l'aluminium et le ratio entre les atomes de fer légers et lourds dans leurs échantillons. Les deux mesures étaient approximativement cohérentes avec le type de poussière qui provient du Sahara, ont-ils constaté. Il pourrait être possible, à l'avenir, d'analyser des sédiments de plus de sites dans l'Atlantique, offrant une image plus précise de la façon dont la poussière a soufflé à travers l'océan et a changé chimiquement.