Les scientifiques identifient le mécanisme derrière le thermostat naturel qui a permis à la Terre de rester habitable pendant plus de 100 millions d'années et qui est caché au fond de l'océan.

L’océan peut-il refroidir la planète sans que personne n’appuie sur un bouton ? Une nouvelle étude suggère que les changements du niveau de la mer ont modifié un élément clé du thermostat naturel de la Terre au cours des 60 derniers millions d'années.

Le mécanisme relie le phosphate, la vie marine et le carbone enfoui sous le fond océanique. Lorsque cette chaîne fonctionnait plus intensément, elle éliminait le dioxyde de carbone de l’atmosphère et favorisait le refroidissement, bien qu’à un rythme de plusieurs millions d’années.

Le phosphate fait bouger le thermostat

Le phosphate, une forme de phosphore, est un nutriment essentiel pour les algues et autres organismes marins. Il est similaire à l’engrais de jardin, dans le sens où une plus grande quantité peut stimuler la croissance de la vie dans l’océan.

Le niveau de la mer étant très élevé, de vastes zones du plateau continental ont été inondées. Ce plateau est la bande peu profonde qui borde les continents et ses sédiments ont piégé le phosphate avant qu'il n'atteigne les eaux libres.

L’océan recevait alors moins de nutriments, produisait moins de matière organique et enfouissait moins de carbone. Le dioxyde de carbone est resté dans l’atmosphère et la planète a eu tendance à rester plus chaude.

Que se passe-t-il quand la mer descend

À mesure que le niveau de la mer baissait, les zones côtières capables de retenir le phosphate se sont réduites. Comme la trace de saleté laissée lorsque vous videz une baignoire, la zone du réservoir s'est déplacée et a pris moins de place, laissant davantage de nutriments s'échapper dans l'océan.

Cette contribution a alimenté la croissance du plancton et d’autres êtres microscopiques. Lorsqu'ils mouraient et que leurs restes coulaient, la décomposition consommait l'oxygène de l'eau et favorisait l'apparition de zones pauvres en oxygène.

C'est là que la boucle a commencé. Les eaux pauvres en oxygène ont libéré davantage de phosphate des sédiments, la productivité marine a de nouveau augmenté et une plus grande quantité de carbone organique s'est retrouvée enfouie au fond.

Un sweet spot inattendu

L’équipe a calculé que l’enfouissement du carbone atteignait sa plus grande intensité lorsque la mer se trouvait à environ 10 à 40 mètres au-dessus du niveau actuel. Dans cet intervalle, les eaux peu oxygénées coïncidaient avec des sédiments côtiers riches en matière organique.

Si la mer descendait trop bas, ces eaux profondes cessaient de toucher les plates-formes où il y avait plus de phosphate disponible. Le processus perdait en vigueur et empêchait, au moins en partie, le refroidissement de continuer à s'accélérer sans limite.

C'est pourquoi les auteurs parlent de thermostat, mais pas d'interrupteur rapide. L’ouvrage reconstitue des processus vieux de plusieurs millions d’années et ne propose donc pas de solution capable d’arrêter le réchauffement actuel en quelques décennies.

Comment ils lisent les océans anciens

Ros Rickaby et Thomas Wood de l'Université d'Oxford ont travaillé avec Zunli Lu de l'Université de Syracuse et Christian J. Bjerrum de l'Université de Copenhague. L’équipe a rassemblé des enregistrements géologiques couvrant 60 millions d’années et comparé l’enfouissement du carbone, l’accumulation de phosphore et l’oxygène des océans.

Pour reconstituer cet oxygène, ils ont utilisé des restes de foraminifères, des organismes microscopiques dont les coquilles sont conservées dans les sédiments. La relation chimique entre l'iode et le calcium dans ces coquilles fonctionne comme une empreinte digitale des eaux dans lesquelles elles vivaient.

Le laboratoire de Lu a effectué certaines des mesures avec un spectromètre de masse financé par la National Science Foundation des États-Unis. En pratique, cet instrument permet de mesurer de minuscules composants chimiques et de reconstituer des conditions qui ne peuvent plus être directement observées.

L’Éocène correspond au modèle

L'Éocène, situé il y a environ 56 à 34 millions d'années, offre des preuves importantes. Le niveau de la mer était très élevé, les plateaux continentaux étaient largement inondés et une grande partie du phosphate était piégée près de la côte.

L’océan ouvert contenait moins de nutriments, enfouissait moins de carbone organique et contenait plus d’oxygène. Ce frein étant affaibli, le dioxyde de carbone s’est accumulé dans l’atmosphère et la Terre est restée dans un état climatique chaud.

« Nous savons que le dioxyde de carbone atmosphérique a beaucoup diminué, mais nous ne comprenions pas vraiment où ce carbone finissait », a expliqué Rickaby. Les résultats suggèrent que leur enfouissement dans les sédiments marins a joué un rôle plus important que prévu.

Une hypothèse d’il y a vingt ans

La connexion n’est pas venue de nulle part. Bjerrum et d'autres chercheurs ont déjà exploré dans un modèle publié en 2006 comment le niveau de la mer pourrait modifier l'enfouissement du phosphore et du carbone, mais il manquait suffisamment de données pour le vérifier à l'échelle planétaire. « Nous avons enfin rassemblé les données géologiques nécessaires pour tester cette hypothèse », a déclaré Lu.

Le nouveau travail combine ces idées avec des données plus complètes et une manière récente d’estimer l’oxygène ancien. La même technique est apparue dans une recherche publiée dans Nature Geoscience en janvier 2026, qui a révélé un modèle d'oxygène inversé dans les océans tropicaux à partir d'un stade très ancien de la Terre.

L'étude principale a été publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences.