Evolution des atmosphères II

Cycle du Carbone

Le gaz carbonique (CO₂) présent dans l'atmosphère se dissout dans l'eau de pluie et se dépose sur le sol sous forme d'acide carbonique (H₂CO₃). Les minéraux contenant des silicates (tel que la wollastonite : CaSiO₃) réagissent avec le CO₂ dissous pour former des roches carbonatées (telle que la calcite : CaCO₃) et du quartz (SiO₂). Par ailleurs, le ruissellement des pluies peut aussi éroder les roches continentales carbonatées et transporter l'ion bicarbonate (HCO₃^-) dans les océans pour se combiner avec du calcium (Ca) et former à nouveau de la calcite. Aujourd'hui ce sont principalement certains organismes marins qui fabriquent ainsi leur squelette minéralisé et leur coquille, cependant des réactions chimiques abiotiques plus lentes le permettent aussi. Avec le temps, le calcaire se dépose dans les fonds marins et s'y accumule sous forme de sédiments. Le déplacement des plaques tectoniques enfouit ces roches carbonatées par le mécanisme de subduction. La pression et la température intense de ce mécanisme permettent de combiner le calcaire et le quartz en minéraux silicatés (tels que la wollastonique). Cette transformation produit à nouveau du gaz carbonique qui se mélange au magma et qui est réinjecté dans l'atmosphère par l'activité volcanique. Après ce cycle du carbone, on retrouve le gaz carbonique présent initialement dans l'atmosphère.

Sur Terre, le temps de résidence du CO₂ atmosphérique n'est que de quelques années. Dans l'océan il est de quelques siècles (en surface) à quelques centaines de milliers d'années (fonds marins), et dans le sous-sol (lithosphère) de quelques 100 millions d'années, à cause de la tectonique qui est un phénomène géologique lent. S'il n'y avait pas de recyclage, le CO₂ atmosphérique disparaîtrait en 400 000 ans. En revanche, il faudrait seulement 20 millions d'années pour injecter 1 bar de CO₂ dans l'atmosphère par volcanisme. Le cycle du carbone est un mécanisme qui permet de moduler/réguler la composition atmosphérique en gaz carbonique et la température d'une atmosphère (Effet de serre).