Une étude, dont les résultats intitulés «Iron isotopes reveal distinct dissolved iron sources and pathways in the intermediate versus deep Southern Ocean» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis de réaliser pour la première fois la mesure des signatures isotopiques du fer le long d'une section nord-sud à travers l'océan Austral. Elle indique que la dissolution de matière d'origine continentale domine les sources de cet élément au fond de cet océan.

Rappelons tout d'abord que «le fer est un élément nutritif indispensable à la croissance du phytoplancton marin qui consomme le CO2 de l'atmosphère». Ainsi, «on estime que la production primaire océanique est limitée dans environ la moitié de l'océan par la trop faible abondance de cet élément dissous dans l’eau de mer», de sorte que les algues sont 'anémiques'. Pourtant, bien que cet élément joue «un rôle clé» sur le cycle du carbone et le climat, «les sources et les processus qui régissent son cycle géochimique dans l'océan sont encore mal connus».

En vue d'en apprendre plus, dans le cadre de l'étude ici présentée, des échantillons ont été prélevés «au cours de la campagne océanographique Bonus-GoodHope» afin de mesurer «leur concentration et composition isotopique de fer dissous». Il est ainsi apparu que «les concentrations de fer augmentent de manière régulière avec la profondeur, de manière tout à fait typique pour un élément nutritif» (il est largement admis que cela s'explique surtout «par la dégradation (on parle de reminéralisation) de la matière organique particulaire à mesure qu'elle coule de la surface vers le fond»).

Ce qui est surprenant, c'est qu'aux 5 stations de mesure, «les isotopes du fer présentent un minimum très net aux profondeurs dites intermédiaires, soit entre environ 200 et 1500 m sous la surface»). Il découle «du contraste entre ces profondeurs intermédiaires et l'océan profond (de 3000 à 5000 m)» que «deux processus différents dominent les sources de fer dissous dans l’océan à ces deux niveaux».

Selon cette étude, la reminéralisation de la matière organique apparaît «effectivement à l'origine des signatures isotopiques légères observées aux niveaux intermédiaires», mais le processus qui domine dans ces eaux profondes «est la dissolution des particules issues de l'érosion continentale», car «les compositions isotopiques des eaux profondes (enrichies en isotopes lourds comparées aux eaux intermédiaires)» correspondent «très bien à la composition isotopique de la croûte continentale, ou encore à celles d'eaux côtières connues pour être enrichies en fer par la dissolution des particules issues de l'érosion continentale».

Cette découverte devrait avoir «des implications au-delà du cycle géochimique du fer puisque ces dissolutions affectent vraisemblablement les cycles d'autres éléments chimiques, et notamment d'autres éléments nutritifs». Concrètement, l'inclusion dans les modèles d’océan de ces processus de dissolution de particules continentales «permettra de mieux représenter les cycles des éléments nutritifs et, par conséquent, l'activité de la pompe biologique de CO2 et le climat».