Quand les cycles glaciaires se sont allongés

Il y a 1 million d’années, les calottes glaciaires glissaient probablement moins sur la croûte continentale et auraient accumulé plus de glace. La fonte de ces calottes épaisses aurait perturbé les courants marins et conduit à un allongement des cycles glaciaires. Ici, vue du glacier islandais Breiðamerkurjökull, qui apporte de l’eau douce dans l’océan Atlantique.

1Depuis plusieurs millions d’années, le climat terrestre est caractérisé par une alternance de périodes glaciaires (pendant lesquelles une partie importante des continents est englacée) et de périodes interglaciaires où la température est plus élevée. Il y a environ 1 million d’années, la période des cycles glaciaire-interglaciaire est passée de 41 000 ans à 100 000 ans. Maayan Yehudai, de l’université Columbia, à New York, et ses collègues apportent des indices qui renforcent et précisent un des scénarios proposés pour expliquer cette transition.

2Selon « l’hypothèse régolithe », d’importants épisodes d’érosion continentale entre 1,4 et 1 million d’années auraient dégradé la couche de roches sédimentaires meubles (les régolithes) autour de l’Atlantique nord, exposant à la surface le socle cristallin composé de roches magmatiques et métamorphiques. Sur ce sol plus rugueux, durant les périodes glaciaires qui ont suivi, des calottes plus épaisses et plus étendues se seraient formées. Maayan Yehudai et ses collègues ont voulu tester la validité de l’hypothèse régolithe en retraçant l’évolution, dans l’océan Atlantique, de la circulation thermohaline. Cet ensemble de grands courants océaniques superficiels et profonds répartissent la chaleur à la surface du globe et jouent donc un rôle important dans le climat terrestre.

3Pour ce faire, les chercheurs ont étudié les isotopes du néodyme (Nd) dans des sédiments océaniques datant de 1,25 million d’années à 600 000 ans, c’est-à-dire avant, pendant et après la période de transition, à plusieurs latitudes le long de l’océan Atlantique. Le rapport isotopique ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd constitue une signature spécifique des roches continentales qui reflète à la fois leur âge et leur composition chimique. En analysant la composition isotopique des sédiments, il est ainsi possible de remonter aux roches qui les ont produits sous l’effet de l’érosion et donc d’en déduire les courants marins qui les ont transportés et leur intensité. Et en effectuant cette analyse sur des carottes sédimentaires, les chercheurs déduisent les modifications des grands courants océaniques au cours du temps.

4D’après les données des chercheurs, dans la couche sédimentaire entre 980 000 et 950 000 ans (en pleine période glaciaire), la valeur du rapport isotopique est si faible qu’elle ne peut s’expliquer par les seules variations de courants océaniques. Comme prévu par l’hypothèse régolithe, des calottes glaciaires épaisses, sur les continents autour de l’Atlantique nord, auraient apporté de grandes quantités de sédiments dans l’océan. Ce grand apport d’eau douce aurait perturbé et ralenti la circulation thermohaline à partir de 950 000 ans. Ce que confirme une hausse du rapport isotopique à cette période. Ce ralentissement des courants aurait conduit au premier cycle glaciaire de 100 000 ans.

5La modification des courants océaniques et la fertilisation des océans causée par l’érosion auraient, en plus, augmenté la capacité des océans à stocker le dioxyde de carbone, l’un des principaux gaz à effet de serre de l’atmosphère, accentuant l’intensité des épisodes glaciaires.