Dans l'imaginaire collectif, les volcans sont associés à des explosions de roches en fusion, des rivières de lave et des nuages de cendres et de poussière… ainsi qu'à leurs gaz sauvages qui réchauffent l'atmosphère, à juste titre. Les éruptions constituent l'une des principales sources d'émissions naturelles de carbone. Pourtant, cela n'a pas toujours été le cas, comme le révèle une nouvelle étude.

Depuis la formation de notre planète il y a 4,6 milliards d'années, le climat oscille entre des périodes glaciaires et interglaciaires, largement influencées par les niveaux de gaz à effet de serre (GES) dans l'atmosphère. Parmi les sources naturelles de ces gaz, les volcans –et en particulier les arcs volcaniques, ces longues chaînes de volcans qui se forment le long des limites des plaques tectoniques, comme au Japon ou en Alaska– ont longtemps été pointés du doigt.

Mais une équipe de géologues, menée par l'Australien Ben Mather, jette un froid sur cette idée reçue: selon leurs simulations, les arcs volcaniques ne sont devenus une source majeure de carbone relâché qu'à la toute fin de l'ère des dinosaures, comme le rapporte New Scientist.

L'explication trouve son origine il y a environ 150 millions d'années, lorsque des phytoplanctons recouverts de calcaire ont proliféré dans les océans. À leur mort, ils ont formé d'immenses dépôts de calcaire dans les fonds marins. Lorsque les plaques tectoniques se sont déplacées en glissant les unes sous les autres –un processus appelé subduction– ces réservoirs de carbone ont été entraînés vers l'intérieur de la Terre.

Les fissures de la croûte terrestre faisaient grimper les émissions

«La majorité du carbone provenant du plancton qui quitte la plaque océanique en subduction se mélange à l'intérieur en fusion, et une partie est émise par les volcans de l'arc volcanique», explique Ben Mather. Avec ses collègues, il a modélisé la tectonique terrestre sur les dernières 500 millions d'années. Résultat: pendant la majeure partie de l'histoire, les émissions de CO₂ provenaient davantage des fissures de la croûte terrestre que des arcs volcaniques eux-mêmes.

«Lorsque les plaques tectoniques s'écartent, on assiste en fait à un décapage d'une partie de l'intérieur en fusion de la Terre», souligne l'expert. «Quand cela se produit, une nouvelle croûte se forme au niveau des dorsales médio-océaniques et il y a émission de carbone.» La quantité de CO₂ libérée dans l'atmosphère dépend de la longueur du rift et de la vitesse à laquelle les plaques se desserrent.

Autre surprise livrée par les modèles: les émissions liées aux arcs volcaniques ont explosé au cours des 100 derniers millions d'années, conséquence de l'accumulation progressive des résidus de plancton au fond des océans. «Les arcs volcaniques émettent aujourd'hui deux tiers de carbone en plus», précise Ben Mather.

Les phytoplanctons ont joué un rôle lors de la dernière période glaciaire, en emprisonnant au fond de l'océan une grande quantité du carbone océanique. Si les émissions liées aux éruptions volcaniques ont augmenté, la quantité de carbone stockée et aspirée à l'intérieur de la Terre est restée supérieure.

Pour Alan Collins, professeur de géologie à l'Université d'Adelaïde en Australie, ces résultats permettent de lever le voile sur l'impact des volcans et de l'activité tectonique sur le climat. «La composition des sédiments océaniques a changé à mesure que différentes créatures ont évolué, à l'image de la domination progressive du zooplancton», conclut-il.