La plus ancienne glace de tous les temps offre un aperçu de la Terre avant la période glaciaire

VIENNE—Des échantillons de glace bleue et étrangement belle de l'Antarctique ont un âge stupéfiant de 6 millions d'années, ont annoncé des scientifiques la semaine dernière, doublant ainsi le record précédent de la glace la plus ancienne de la Terre. La glace offre une nouvelle fenêtre sur le climat ancien de la Terre - un qui n'est pas exactement ce que les scientifiques avaient anticipé.

Des bulles d'air piégées dans la glace préservent l'air de l'époque du Pliocène, une époque avant les ères glaciaires où la planète était plusieurs degrés plus chaude qu'aujourd'hui et où les niveaux de dioxyde de carbone (CO2) peuvent avoir été aussi élevés qu'aujourd'hui. Mais une analyse initiale des bulles suggère que les niveaux de CO2 étaient plutôt bas au tard Pliocène et n'ont que légèrement diminué entre 2,7 millions et 1 million d'années lorsque le Pliocène s'est achevé, que les ères glaciaires ont commencé et que la Terre se dirigeait vers un changement climatique dramatique qui a entraîné une croissance des ères glaciaires plus longues et plus profondes.

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Les résultats sont préliminaires, souligne Ed Brook, un géochimiste de l'Université d'État de l'Oregon (OSU) et chef du Centre américain pour l'exploration de la glace la plus ancienne (COLDEX), qui a présenté la découverte la semaine dernière ici lors de plusieurs conférences à l'Assemblée générale de l'Union européenne de géophysique. Mais si même une petite baisse du CO2 peut déclencher un changement climatique important, ajoute Brook, "vous savez, nous nous en soucions probablement".

Trouver de la glace aussi ancienne est "fantastique", déclare Eric Wolff, un climatologue paléoclimatologue de l'Université de Cambridge qui n'a pas participé aux travaux. Les indices climatiques dans les échantillons de glace les plus anciens - ceux entre 3 millions et 6 millions d'années - pourraient avoir été corrompus lorsque la glace a interagi avec le socle rocheux. Mais les échantillons plus jeunes offrent un ensemble sans précédent de clichés climatiques d'un monde ancien, ajoute Wolff. "Rien n'est aussi direct qu'une bulle, la faire éclater et la mettre directement dans un spectromètre de masse".

La plupart des foreurs scientifiques ciblent la glace dans les profondeurs de l'intérieur de l'Antarctique, où la neige s'accumule année après année et, sous son propre poids, se comprime en couches ordonnées de glace qui préservent un archive continue de bulles d'air anciennes. Mais le plus ancien de ces noyaux continus, exhumé en 2004, atteint à 800 000 ans.

D. AN-PHAM/SCIENCE

Brook pensait que la glace dite "bleue" pourrait offrir une chance de remonter plus loin dans le temps. En 2010, il et ses collègues ont commencé à forer près d'une bande de montagnes le long de la côte antarctique appelée les collines Allan, où la glace profonde et ancienne du continent intérieur s'écoule contre le socle rocheux et est entraînée à la surface. Les couches plus jeunes s'érodent à la surface, exposant des couches plus profondes et plus anciennes qui sont souvent plissées. Cela brouille la chronologie de la glace : les couches les plus anciennes ne sont pas toujours les plus profondes. Si les noyaux de glace continus sont comme des livres, les noyaux de glace bleue sont des chapitres sans titre présentés hors de ordre, avec des lignes manquantes.

EN VIDÉO : Comment les scientifiques extraient des bulles d'air piégées dans de la glace de 800 000 ans

En 2019, l'équipe COLDEX a annoncé de la glace aussi ancienne que 2,7 millions d'années, y compris une analyse des gaz à effet de serre dans les bulles d'air aussi vieilles que 1,5 million d'années. Désormais, l'équipe COLDEX est retournée aux collines Allan et a prélevé des échantillons de glace encore plus anciens.

Pour dater la glace, Sarah Shackleton, une climatologue paléoclimatologue de l'Institut océanographique de Woods Hole, et son équipe ont analysé les isotopes d'argon contenus dans ses bulles d'air. Mais la technique consomme beaucoup de glace, ne laissant que peu d'un noyau standard de 8 centimètres pour d'autres analyses de la même couche de glace. Pour l'instant, l'équipe n'a prélevé que de petits échantillons de la glace de 6 millions d'années, donc son âge est tout ce qu'ils savent, dit Brook. Ils prévoient de retourner en Antarctique l'été austral prochain pour prélever des échantillons plus importants.

Mais la saison dernière, Brook et ses collègues ont réussi à forer des carottes de glace aussi vieilles que 3 millions d'années. Ces carottes, aussi larges qu'un plat, ont produit des centaines d'échantillons d'air ancien - y compris les premiers jamais prélevés dans le Pléonéne, qui s'est terminé il y a environ 2,6 millions d'années avec le début des ères glaciaires. "C'est un instantané unique", déclare le climatologue paléoclimatologue Hubertus Fischer de l'Université de Berne, qui n'a pas participé aux travaux.

Lors de la saison de forage 2023-2024, l'équipe du Centre américain pour l'exploration de la glace la plus ancienne a prélevé des échantillons aussi vieux que 6 millions d'années.JULIA MARKS PETERSON

Les scientifiques pensent que des niveaux élevés de CO2 sont responsables de la chaleur du Pléonéne. Les données de proxy à partir de carottes de sédiments, telles que les compositions chimiques des coquilles d'algues marines minuscules et les cires de plantes, suggèrent que le CO2 était probablement d'environ autant qu'aujourd'hui niveau inopportunément élevé de 425 parties par million (ppm). Mais aucun échantillon de glace bleue plus ancien que 1 million d'années n'a dépassé 300 ppm, dit Julia Marks Peterson, une climatologue paléoclimatologue de l'OSU qui a effectué l'analyse des gaz à effet de serre.

Les données sur les gaz à effet de serre posent également des questions sur un changement climatique mystérieux qui a commencé il y a environ 1,2 million d'années. À cette époque, quelque chose a fait que les ères glaciaires s'allongeaient et devenaient plus intenses, passant de cycles doux de 40 000 ans à des cycles plus profonds de 100 000 ans. La théorie dominante pour ce changement est que les niveaux de CO2 ont chuté, permettant aux calottes glaciaires de devenir trop épaisses pour fondre dans un cycle de 40 000 ans. Un enregistrement climatique à partir d'indices préservés dans les carottes de sédiments, publié en février, soutient ce tableau. Mais les instantanés à travers la transition trouvés dans la glace bleue suggèrent que les niveaux de CO2 sont restés stables entre environ 220 ppm et 250 ppm. "Nous ne voyons pas beaucoup de changement dans le CO2", déclare Marks Peterson. "Cela ne signifie pas qu'il n'y en avait pas. Mais cela pourrait être plus petit que prévu."

Pour découvrir ce qui a vraiment déclenché le changement des ères glaciaires, les chercheurs veulent un noyau continu qui couvre la transition. Trouver un tel noyau "est un peu la quête du Graal de la compréhension de savoir si le CO2 faisait partie de ce changement", déclare Wolff.

Seule la glace indemne de l'intérieur de l'Antarctique peut donner un tel noyau net et continu. Des équipes scientifiques des États-Unis, d'Europe, d'Australie, du Japon, de Corée du Sud, de Chine, de Russie et d'autres pays travaillent à la recherche de l'un. Les Européens sont les plus avancés. En 2022, ils ont commencé à forer à proximité de l'endroit où ils ont trouvé le noyau de 800 000 ans. La saison dernière, ils se sont enfoncés de 1,8 kilomètre dans la glace, déclare Fischer, qui fait partie de l'équipe européenne. Ils prévoient d'atteindre 2,7 kilomètres l'été prochain en Antarctique - et d'espérer avoir leur noyau ancien.

Mais peu pensent que le centre du continent renferme de la glace continue beaucoup plus ancienne que 1,5 million d'années. "Vous ne trouverez certainement pas beaucoup de millions d'années", déclare Fischer. Cela signifie que le climat plus chaud du Pléonéne - et ses indices sur notre avenir en réchauffement - sera la prérogative des dépôts de glace bleue.

Cela seul rend cette glace bleue spéciale, déclare Marks Peterson. "C'est vraiment rare d'être un scientifique de la glace qui étudie le Pléonéne."

doi: 10.1126/science.z0nlmh5

URL : <https://www.science.org/content/article/plus-vieille-glace-jamais-vue-offre-un-aperçu-terre-ères-glaciaires>

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