Les anciennes calottes glaciaires de l’Antarctique préfigurent des changements dynamiques dans l’avenir de la Terre

Il y a dix-neuf millions d’années, à une époque connue sous le nom de Miocène précoce, les calottes glaciaires massives de l’Antarctique se sont développées et reculées rapidement et de manière répétée. Le Miocène est largement considéré comme un analogue potentiel du climat terrestre au cours du siècle à venir, si l’humanité reste sur sa trajectoire actuelle d’émissions de carbone.

Identifier comment et pourquoi les principales calottes glaciaires de l’Antarctique se sont comportées comme elles le faisaient au début du Miocène pourrait aider à mieux comprendre le comportement des calottes glaciaires dans un climat en réchauffement. Ensemble, les calottes glaciaires bloquent un volume d’eau équivalent à plus de 50 mètres d’élévation du niveau de la mer et influencent les courants océaniques qui affectent les réseaux trophiques marins et les climats régionaux. Leur sort a de profondes conséquences sur la vie presque partout sur Terre.

Alors que les fluctuations des calottes glaciaires de l’Antarctique ont, au cours de millions d’années, augmenté et diminué à intervalles réguliers en fonction des oscillations naturelles du voyage de la Terre en orbite, des chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison et leurs collaborateurs du monde entier ont découvert des preuves que Les calottes glaciaires de l’Antarctique ont augmenté et rétréci plus fréquemment au cours de l’époque du Miocène qu’on ne le pensait auparavant.

Cette nouvelle preuve, publiée récemment dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, indique qu’il y a environ 19,2 à 18,8 millions d’années, les calottes glaciaires se sont développées et ont reculé plusieurs fois au cours de cycles de quelques milliers d’années seulement. Cela est beaucoup plus rapide que ne peuvent l’expliquer les changements périodiques de l’orbite et de l’axe de rotation de la planète, connus sous le nom de cycles de Milankovitch, qui avancent généralement lentement, modifiant le climat et les calottes glaciaires de la Terre sur des dizaines ou des centaines de milliers d’années.

“Notre observation de cette volatilité rapide des calottes glaciaires de l’Antarctique soulève la question intéressante de savoir quelle en est la cause”, déclare Nick Sullivan, titulaire d’un doctorat UW-Madison en 2022. diplômé qui a dirigé l’analyse de sa recherche de thèse.

L’étude offre une fenêtre sans précédent sur le comportement passé des nappes et s’appuie sur un enregistrement sédimentaire bien préservé du projet de forage antarctique, ou ANDRILL. Le projet était une collaboration scientifique internationale visant à recueillir des preuves des conditions climatiques passées via des sédiments et des roches forés à des centaines de mètres sous les fonds marins de l’Antarctique.

En 2006 et 2007, des forages dans le détroit de McMurdo, au large des côtes de l’Antarctique, dans une zone influencée par les deux grandes calottes glaciaires du continent, ont permis de récupérer des enregistrements détaillés de sédiments du Miocène, à proximité de la calotte glaciaire.

“Nous pouvions clairement voir l’influence des cycles climatiques à long terme sur l’étendue de la calotte glaciaire dans les carottes de roches et de sédiments que nous avons récupérées en 2007, mais nos observations initiales n’étaient pas suffisamment détaillées pour détecter des changements à court terme”, explique le co-auteur Richard. Levy, professeur à l’Université Victoria de Wellington et scientifique principal à GNS Science, un institut de recherche public en Nouvelle-Zélande.

La dernière analyse menée par Sullivan permet désormais aux scientifiques de « documenter les changements passés de la calotte glaciaire sur des échelles de temps aussi courtes que cinq siècles environ », explique Stephen Meyers, professeur de géosciences à l’UW-Madison qui a travaillé avec Sullivan dans son analyse.

En fait, Meyers les qualifie d’archives remarquables.

En effet, il contient de petits morceaux de gravier tombés sur le fond marin lorsque les icebergs se sont éloignés des calottes glaciaires après s’être détachés. La quantité de gravier dans les sédiments océaniques enregistre les changements de la calotte glaciaire, par exemple lorsque le bord d’une calotte glaciaire se rapproche ou s’éloigne de cette partie particulière du fond marin.

En testant les preuves des cycles de Milankovitch dans les sédiments, Sullivan a découvert des variations dans l’abondance du gravier, suggérant que les calottes glaciaires voisines avançaient et reculaient à des intervalles récurrents aussi brefs que 1 200 ans.

On ne sait pas exactement ce qui a déclenché l’avancée et le retrait des calottes glaciaires à ces intervalles géologiques fréquents, mais l’équipe propose plusieurs causes potentielles sur la base d’études antérieures sur les calottes glaciaires.

Une idée suggère que les calottes glaciaires, s’accumulant au fil du temps, sont devenues plus abruptes et plus lourdes, ce qui les a conduit à s’effondrer. Un autre suggère que, à mesure que d’épaisses calottes glaciaires avançaient sur un terrain accidenté, la chaleur provenant de la friction contribuait à les accélérer temporairement.

“Il y a probablement plusieurs mécanismes qui se sont produits et interagissent les uns avec les autres”, explique Sullivan, notamment les variations du climat local et de l’océan.

Les scientifiques du monde entier s’efforcent de mieux comprendre les nombreux facteurs situés au-delà de l’orbite terrestre et qui contrôlent le comportement de la calotte glaciaire à mesure que la planète continue de se réchauffer. Le début du Miocène n’est pas parfaitement analogue au monde d’aujourd’hui, mais la nouvelle étude suggère que les calottes glaciaires de l’Antarctique pourraient changer rapidement et de manière inattendue au cours des siècles à venir si les niveaux de dioxyde de carbone et les températures continuent d’augmenter en raison des émissions anthropiques de gaz à effet de serre.

“On a longtemps pensé que les calottes glaciaires de l’Antarctique restaient vastes et stables sur de longues périodes. Mais plus nous y regardons de près, plus nous réalisons à quel point les calottes glaciaires sont sensibles aux changements environnementaux”, explique Levy. “Ces informations sont essentielles à l’heure où nous envisageons le rythme auquel nous devons nous adapter à la future élévation du niveau de la mer provoquée par la fonte et le retrait des calottes glaciaires de notre planète.”