Des scientifiques découvrent un nouveau cycle du carbone caché dans le désert le plus aride d’Amérique du Nord

Les sols du désert du Mojave (Californie), par la seule action de la chaleur et des minéraux, participent à la régulation du climat terrestre. De jour comme de nuit, ils échangent du dioxyde de carbone avec l’atmosphère : un cycle qui n’avait jamais été quantifié, suffisamment important pour conforter l’hypothèse selon laquelle les zones arides influent fortement sur le bilan carbone mondial.

Publié le 28 septembre 2026 à 12 h 02 min

Par Camille Coirault

Le cycle du carbone désigne l’ensemble des flux par lequel cet élément circule entre les quatre grands réservoirs naturels de notre planète : l’atmosphère, les océans, les sols, et la biomasse. Dans sa composante terrestre, ce sont les végétaux qui absorbent le CO₂ atmosphérique grâce à la photosynthèse pour fabriquer de la matière organique, qui finit par atteindre les sols via les racines et la décomposition végétale. Des micro-organismes la dégradent et restituent le carbone à l’atmosphère sous forme de CO₂ gazeux : un processus appelé respiration du sol, qui représente, à l’échelle mondiale, environ dix fois les émissions annuelles liées à la combustion d’énergies fossiles.

Dans les déserts, caractérisés par une biomasse végétale extrêmement clairsemée, les modèles climatiques considéraient ces échanges comme marginaux, voire pratiquement négligeables. Mais au début des années 2000, des chercheurs (notamment sur des sols alcalins ou salins, en Amérique du Nord et en Chine) ont commencé à mesurer des flux de dioxyde de carbone aberrants dans les déserts : les sols absorbaient du CO₂ la nuit, un phénomène inexplicable par la biologie, puisque les organismes vivants et les micro-organismes du sol émettent du CO₂ par leur respiration et ne l’absorbent en aucun cas, d’autant que l’obscurité nocturne exclut toute photosynthèse.

Ronald Amundson, professeur au département des sciences environnementales de l’Université de Californie à Berkeley, qui étudie les sols d’écosystèmes arides depuis le désert d’Atacama au Chili jusqu’au Mojave californien, a décidé d’en chercher la cause. Avec son équipe, il surveille les sols du désert du Mojave depuis 2017 à l’aide de capteurs enregistrant en temps réel les concentrations de CO₂ à différentes profondeurs. Dans leur étude, publiée le 23 septembre dans la revue Science Advances, ils démontrent qu’il existe bien un cycle du carbone abiotique, entièrement régi par les minéraux et la chaleur.

Le désert du Mojave : un échangeur de CO₂ géant

Premier indice qui a mis l’équipe sur la piste : Jennifer Mills, co-autrice de l’étude et ancienne doctorante de l’équipe, qui en analysant les relevés des capteurs, avait constaté un phénomène étrange. Toutes les nuits, la concentration de CO₂ mesurée à cinq centimètres sous la surface tombait en dessous de celle de l’air ambiant, provoquant un afflux de dioxyde de carbone vers le sol.

Amundson travaille depuis plus de trente ans avec des lignes d’extraction sous vide, un équipement de laboratoire qui permet d’isoler et d’analyser des gaz piégés dans des échantillons solides. Il savait, par expérience, que le CO₂ peut se fixer spontanément à la surface de matériaux solides quand la température diminue, un phénomène appelé adsorption (à distinguer de l’absorption : la molécule adhère à la surface de la particule sans y pénétrer).

Le désert du Mojave subit des contrastes thermiques extrêmes : au sol, la température peut monter à 60 °C et chuter sous les 20 °C la nuit. Des conditions idéales pour que le mécanisme d’adsorption suspecté par Amundson tourne en boucle. « Il n’existait aucune explication biologique à ce que nous observions », reconnaît le chercheur.

Anna Abramova, doctorante et première autrice, a ensuite passé trois ans au Laboratoire national Lawrence-Berkeley à reproduire les conditions thermiques du Mojave sur des échantillons de sol prélevés sur place. En faisant varier la température entre les extrêmes nocturnes et diurnes du désert, elle a mesuré les quantités de CO₂ fixées par les minéraux aux différents paliers. C’est ainsi que l’équipe a découvert que les minéraux du sol captaient le CO₂atmosphérique en refroidissant et le restituaient en chauffant, selon un cycle reproductible qui coïncidait avec les données enregistrés par les capteurs.

En extrapolant celles recueillies dans le Mojave, les auteurs estiment qu’entre un et trois millards de tonnes de carbone transiteraient annuellement par les sols désertiques du globe uniquement via ce mécanisme abiotique. Un volume qui représente entre un dixième et un tiers des émissions humaines, une proportion d’autant plus notable que l’estimation ne repose que sur les sols d’un seul désert et que les auteurs la considèrent comme sous-évaluée. « Ce flux abiotique peut devenir comparable en taille — et parfois même supérieur — à son équivalent biologique [NDLR : respiration des micro-organismes du sol et de la biomasse végétale] », précise Amundson. Peut-être que les climatologues devront un jour intégrer ce cycle dans leurs modèles, si tant est que d’autres études confirment qu’il opère à des échelles comparables dans d’autres zones désertiques.

Des chercheurs ont découvert un cycle du carbone abiotique dans le désert du Mojave, où les sols absorbent du CO2 la nuit en raison de la température.
Ce mécanisme pourrait permettre aux sols désertiques de capturer entre un et trois milliards de tonnes de carbone par an, un volume comparable aux émissions humaines.
Les résultats suggèrent que les zones arides jouent un rôle significatif dans le bilan carbone mondial, remettant en question les modèles climatiques actuels.