Archives pour la catégorie Actualités géologiques

Débâcle glaciaire et élévation du niveau marin

 

La grande débâcle glaciaire redatée

« Pour La Science » – Avril 2012 – François Savatier
 
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© CEREGE / Edouard Bard
L’analyse des coraux tahitiens depuis la dernière glaciation suggère qu’il y a environ 14 500 ans, une fonte massive des calottes glaciaires antarctiques a élevé le niveau des océans de 14 mètres en moins de 350 ans.
 

Cent trente mètres en moins de 15 000 ans : le niveau des mers est beaucoup remonté depuis le dernier maximum glaciaire. Petit à petit ou par sauts ? Après avoir foré à Tahiti, Pierre Deschamps et ses collègues du CEREGE (Université d’Aix-Marseille) et des Universités d’Oxford et de Tokyo ont établi une nouvelle courbe des variations du niveau marin depuis la dernière glaciation : elle confirme qu’une remontée catastrophique du niveau des océans a bien eu lieu il y a 14 500 ans.

Cet événement est noté MWP-1A (de l’anglais Melt Water Pulse). Pour le reconstituer, les chercheurs ont effectué 37 forages dans le récif de Tahiti. Les coraux tropicaux vivant à faible profondeur, ils constituent en effet d’excellents indicateurs de l’évolution au fil du temps du niveau de la surface de l’océan. P. Deschamps et ses collègues ont daté ces coraux en s’appuyant sur la transformation radioactive de l’uranium 234 en thorium 230, et montré qu’entre 14 650 et 14 400 ans, une gigantesque débâcle glaciaire s’est déclenchée, qui a fait monter le niveau des océans de 14 à 18 mètres en moins de 350 ans, soit au minimum 4 mètres par siècle !

Auparavant, deux scénarios concouraient pour placer le MWP-1A dans l’histoire du climat. Le premier découle d’une reconstitution des niveaux marins obtenue à partir des coraux de la Barbade, dans les Caraïbes. Ces données suggéraient d’une part que la débâcle s’était déclenchée plus de cinq siècles plus tard, il y a 14 000 ans ; d’autre part qu’elle était surtout due à la fonte des calottes de l’hémisphère Nord, et tout particulièrement de celle qui recouvrait le Nord de l’Amérique. Mais ce scénario a des faiblesses : les modèles géophysiques indiquent par exemple que la fonte de la calotte nord-américaine modifierait assez le champ gravitationnel terrestre pour que la montée des eaux soit inférieure de 40 pour cent à la Barbade. Or les forages de Tahiti montrent le contraire : la montée des eaux pendant le MWP-1A est comparable autour des deux îles. Cela renforce le second scénario, selon lequel les calottes antarctiques ont contribué au moins autant que la calotte nord-américaine à la débâcle du MWP-1A.

Or la nouvelle datation de cet événement à 14 650 ans le fait coïncider avec le Bølling, un épisode de réchauffement rapide de l’hémisphère Nord. En revanche, dans la reconstitution des niveaux marins successifs réalisée à la Barbade, le Bølling précède le déclenchement du MWP-1A. Si la nouvelle datation est la bonne, seule une réorganisation de la circulation thermohaline (dont le Gulf stream est un exemple) expliquerait le réchauffement dans l’hémisphère Nord, puis la fonte des calottes nordiques. Cette hypothèse ne sera cependant confirmée que le jour où les preuves géologiques de la contribution de l’Antarctique au MWP-1A auront été obtenues sur le continent blanc, ce qui n’est pas encore le cas.

Seule chose sûre : les calottes de glace ne réagissent pas de façon linéaire aux changement climatiques. La remontée du niveau marin n’est donc pas proportionnelle à l’élévation de la température moyenne à la surface de la Terre. L’histoire récrite du MWP-1A illustre au contraire l’existence de puissants effets de seuil. Alors que l’activité humaine fait grimper sensiblement la température moyenne de l’atmosphère, il faudrait donc se méfier de possibles débâcles à venir.

Les glaciers himalayens sont moins « malades » que prévu…

 

…mais les lacs périglaciaires menaçent  la population

       Techno-Science.net   –  21/04/2012

 

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                       La formation de grands lacs périglaciaires constitue une menace                             pour les populations qui vivent en aval.

Image : Markus Stoffel/DR

 

Plusieurs centaines de millions de personnes de l’Asie méridionale dépendent des eaux douces stockées dans les glaciers de l’Himalaya. Etablir scientifiquement comment ceux-ci vont se comporter face au réchauffement climatique s’avère primordial. Des chercheurs des universités de Genève (UNIGE) et Zurich (UNIZH) viennent de démontrer que la réduction des glaciers de l’Himalaya se fait moins rapidement que préalablement supposé. Ce motif éventuel de soulagement est pourtant assombri par la constatation du danger grandissant que représentent la formation et la rupture éventuelle de lacs périglaciaires.

Depuis la publication de certaines évaluations contestées du Groupement intergouvernemental des experts sur les changements climatiques (GIEC), les glaciers de l’Himalaya constituent plus que jamais un sujet d’inquiétude pour le public et les chercheurs. Les connaissances lacunaires dont on disposait jusqu’ici sur ces glaciers himalayens empêchaient toute affirmation à leurs propos. Pour remédier à cela, une équipe internationale de chercheurs sous la direction de l’UNIGE et de l’UNIZH vient de réaliser une importante compilation des connaissances dans ce domaine, laquelle fait l’objet d‘une publication dans la dernière édition de la revue Science.

Grâce à ce travail, les scientifiques démontrent que les scénarios de régression marquée des glaciers dans l’Himalaya, publiés dans le dernier rapport du GIEC, étaient erronés et exagérés.

Suite de l’article dans « Technoscience.net » : http://www.techno-science.net

 

Découverte des plus anciens embryons de reptiles fossiles

 

Des embryons  de Mésosaures fossiles

                de 280 millions d’années

 Techno-Science.net – 4 avril 2012

Datant d’environ 280 millions d’années, les plus anciens embryons fossiles de reptiles ont été mis au jour en Uruguay et au Brésil. Ils appartiennent au groupe des mésosaures, reptiles aquatiques anciens. L’étude de ces fossiles particulièrement bien conservés suggère que les mésosaures étaient vivipares (1) (repoussant de 60 millions d’années ce mode de reproduction) sinon qu’ils pondaient des ?ufs à des stades avancés de développement. Publiés dans la revue Historical Biology, ces résultats sont révélés par une équipe internationale impliquant Michel Laurin, directeur de recherche CNRS au Centre de recherche sur la paléobiodiversité et les paléoenvironnements (CNRS/Museum national d’histoire naturelle/UPMC).

Embryons reptiles fossiles-copie-1                          Embryon fossile de Mésosaure du Permien inférieur dans un oeuf                                                                                       issu de la formation de Mangrullo en Uruguay.
                                         Photo du spécimen de gauche et dessin d’interprétation à droite                                                                                           © Graciela Piñeiro (à gauche) et Inés Castiglioni (à droite)

Si les plus anciens amniotes (2) fossiles adultes connus à ce jour datent d’environ 315 millions d’années, les paléontologues disposent de très peu de collections d’oeufs et d’embryons fossiles. Grâce à la découverte d’embryons fossiles de mésosaures, reptiles aquatiques anciens, datant d’environ 280 millions d’années, une équipe internationale impliquant Michel Laurin, du Centre de recherche sur la paléobiodiversité et les paléoenvironnements (CNRS/Museum national d’histoire naturelle/UPMC), livrent de nouvelles informations sur le mode de reproduction de ces animaux.

Au Brésil, l’équipe de paléontologues a mis au jour un spécimen fossile en gestation. Celui-ci révèle que les mésosaures qui peuplaient ce territoire retenaient les embryons dans l’utérus pendant la plus grande partie du développement embryonnaire. Ces reptiles étaient donc probablement vivipares(1).

De plus, en Uruguay, les mêmes chercheurs ont exhumé 26 spécimens de mésosaures adultes, tous associés à des embryons ou à de très jeunes individus, et datant de la même époque que le fossile brésilien. Ces spécimens, plus ou moins désarticulés, sont difficiles à interpréter mais il s’agit probablement, pour la plupart, d’embryons dans l’utérus, étayant lathèse de la viviparité chez les mésosaures. Les plus grands d’entre eux pourraient représenter de jeunes animaux dont s’occupait au moins un des deux parents, laissant supposer l’existence de soins parentaux. Cependant, un oeuf isolé de mésosaure (voir la photo ci-dessous) a également été mis au jour sur ce site uruguayen. Cette découverte nuance la thèse de la viviparité (qui, en principe, exclut la ponte d’oeuf). Elle suggère que les mésosaures d’Uruguay pondaient des oeufs à un stade avancé de développement qui devaient éclore peu après (quelques minutes à quelques jours plus tard).

Ces recherches révèlent donc les plus anciens fossiles d’embryons amniotiques au Paléozoïque (-543 à -250 millions d’années) et les premiers exemples connus de rétention d’embryons (et peut-être de viviparité), repoussant de 60 millions d’années ce mode de reproduction. Les particularités reproductrices des mésosaures révélées dans cette étude reflètent-elles leur mode de vie aquatique (la viviparité étant fréquente chez les reptiles aquatiques) ou plutôt une condition assez répandue chez les premiers reptiles ?

 
 
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                                Reconstitution de l’embryon de mésosaure du Permien inférieur                                   issu de la formation de Mangrullo en Uruguay dans un oeuf.
© Gustavo Lecuona
 
 
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   Embryon et adulte mésosaure, juxtaposés pour la reconstitution et la photo (pas trouvés en association) montrant la taille de l’embryon par rapport à celle de l’adulte.
© Graciela Piñeiro
Notes : (1) Animaux qui gardent l’embryon à l’intérieur et donnent naissance à leurs petits. (2) Les amniotes sont des vertébrés dont l’embryon est entouré d’une membrane appelée amnios ; ils incluent les mammifères et les reptiles.  
Référence
 
Graciela Piñeiro, Jorge Ferigolo, Melitta Meneghel & Michel Laurin (2012) : « The oldest known amniotic embryos suggest viviparity in mesosaurs » , Historical Biology : An International Journal of Paleobiology, DOI:10.1080/08912963.2012.66223

Tissint, la météorite martienne qui fascine

  

Tissint, la météorite martienne qui fascine

Auteur : Vahé Ter Minassian

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   Ces débris de météorite ont été découverts, en octobre 2011, non loin de la ville de Tata, dans le Sud du Sahara marocain. | AFP/Carl B. Agee

 

Qui donc révélera les secrets de la météorite martienne de Tissint ?

Depuis que ses débris ont été découverts, en octobre 2011, non loin de la ville de Tata, dans le Sud du Sahara marocain, la compétition est ouverte dans le petit monde des spécialistes des objets célestes. Aux Etats-Unis, au Royaume-Uni, en France et ailleurs, des équipes travaillent d’arrache-pied pour analyser le plus rapidement possible les échantillons qu’elles ont réussi à soustraire à l’appétit des collectionneurs privés. Avec un espoir : être les premiers à publier des résultats sur ce corps rocheux exceptionnel, dont des nomades avaient observé la chute dans la nuit du 18 juillet.

L’enthousiasme suscité à travers le monde par l’apparition de ces 7 à 10 kilos de débris noirâtres s’explique par la rareté de l’objet dont ils furent issus. Sur les 41 000 météorites trouvées sur Terre et connues de la science, 61 à peine sont, en effet, d’origine martienne. Et sur ce total, cinq seulement, en comptant Tissint, ont été récupérées juste après qu’elles sont tombées. La première, en 1815 à Chassigny en France, la dernière, en 1962 à Zagami au Niger !

Un matériau encore « frais »

Ces chutes intéressent au plus haut point les scientifiques. En procédant à l’analyse des pierres dès qu’elles ont été trouvées, les chercheurs peuvent, en effet, espérer travailler sur un matériau « frais », non encore contaminé ou érodé par un séjour terrestre. Et ainsi, si ce n’est y découvrir d’éventuelles traces de vie martienne, du moins répondre, mieux que ne peuvent faire les missions spatiales, à des questions sur l’histoire de l’atmosphère de la Planète rouge, et celle de son magnétisme et de sa géologie. Autre possibilité : étudier les conditions dans lesquelles ces objets ont été éjectés de Mars à la suite de l’impact d’une grosse météorite, puis ont voyagé dans l’espace.

Avec de tels enjeux, on comprend mieux pourquoi les débris de Tissint ont fait l’objet d’une course à l’achat entre les collectionneurs et les laboratoires. Car signe, peut-être, d’une mondialisation qui a étendu ses tentacules jusqu’aux recoins les plus reculés de la planète, « sur place, dans le désert, il ne reste plus rien d’apparent, sauf des poussières », constate Hasnaa Chennaoui Aoudjehane, professeur de l’université Hassan-II de Casablanca et unique scientifique à s’être rendue sur le lieu de l’impact. Bien que des témoins aient entendu la double explosion produite par la fracturation du bolide, lors de son entrée dans l’atmosphère, puis aient vu une lueur jaune-verdâtre éclairer le ciel, le lieu où le corps céleste s’est écrasé n’a pas été connu immédiatement.

Entre 500 et 1000 euros le gramme

C’est trois mois plus tard, après d’importantes recherches, que celui-ci a été localisé par des nomades, puis par des groupes spécialisés dans la « chasse » aux météorites, une activité commerciale bien organisée au Maroc. Dès lors, la zone a été ratissée et la plupart des échantillons de cette « achondrite de type shergottite » (en référence à Shergotty, une météorite martienne dont la chute a été observée en Inde ont très vite rejoint, dans la discrétion, des circuits de vente où ils se négocient aujourd’hui entre 500 et 1 000 euros le gramme.

Bien trop cher pour la majorité des institutions publiques, dont certaines ne disposent pas de budget pour effectuer ce genre de transaction et qui ont dû y renoncer. Si le Muséum d’histoire naturelle de Londres a annoncé, le 8 février, s’être vu offrir une pierre de 1,1 kg (qui ne serait pas la plus grosse en circulation), celui de Paris, pourtant doté d’une des plus belles collections du monde, n’a pas encore trouvé le mécène qui l’aiderait à acquérir une pierre d’un tel prix.

La météorite de Tissint est-elle perdue pour la science? Tant s’en faut ! Grâce aux contacts dont ils disposent, la plupart des grands laboratoires du monde ont, en effet, déjà récupéré des échantillons. Aux Etats-Unis, les universités du Nouveau-Mexique puis d’Arizona ont annoncé les premières avoir réussi. Et, en France, le chasseur de météorites Luc Labenne a donné, dès décembre 2011, un petit fragment au Muséum d’histoire naturelle de Paris.Ce spécimen ne pèse que 1,8 gramme mais il nous a permis de commencer, très tôt, les analyses, note Brigitte Zanda, la directrice de la collection de météorites du Muséum.

Trois millions d’années dans l’espace ?

Plusieurs laboratoires français sont ainsi mobilisés. Au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques de Nancy, Bernard Marty tente de retrouver dans des inclusions vitreuses formées lors de l’éjection de la météorite hors de Mars la trace des isotopes de l’atmosphère de la Planète rouge qui y ont été piégés. Au Centre de recherche et d’enseignement des géosciences de l’environnement, à Marseille, Pierre Rochette étudie le magnétisme de la roche dans l’espoir de dater la disparition du champ magnétique de Mars, un phénomène qui serait responsable de la perte de son atmosphère.

Enfin, à l’Institut des sciences de la Terre de Paris et à l’université de Bretagne occidentale, à Brest, Albert Jambon et Jean Alix Barrat, qui travaillent avec Hasnaa Chennaoui Aoudjehane, s’intéressent à la géochimie, à la pétrologie et à la minéralogie de la pierre céleste. Ils y recherchent des « isotopes cosmogéniques de courte période » qui pourraient les renseigner sur le temps – de l’ordre de trois millions d’années – que la météorite a passé dans l’espace.

Les chercheurs français atteindront-ils leur but avant leurs confrères d’autres pays ? Réponse à Houston, en mars, lors de la Lunar and Planetary Space Conference, ou au plus tard en août à Cairns (Australie), au cours de la réunion de la Meteoritical Society.

Vahé Ter Minassian

 

Paysages et formes de vie complexes de plus de 2 milliards d’années au Gabon

 

Le Gabon à l’aube de la vie

« Pour La Science » – mars 2012

  

En juillet 2010, des recherches menées dans le bassin de Franceville, au Sud-Est du Gabon, dans la forêt équatoriale du bassin du Congo, ont livré des résultats déconcertants. L’équipe d’Abderrazak El Albani, de l’Université de Poitiers, a mis au jour de possibles organismes pluricellulaires eucaryotes (c’est-à-dire dont les cellules ont un noyau) – des métazoaires -, datant de plus de deux milliards d’années.

La signification biologique de ces nouveaux fossiles reste à trancher par les paléontologues. Mais il revient aux géologues de décrire les milieux où ces organismes se seraient développés. C’est le travail auquel nous nous sommes attelés à l’occasion de la nouvelle cartographie géologique du pays, conduite de 2005 à 2010 par le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières, en France) pour l’État gabonais. Nous avons redécouvert les sous-sols de cette région équatoriale proche de la ville de Franceville,…

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L’essentiel

– Grâce au très bon état de préservation des couches sédimentaires du bassin de Franceville, au Sud-Est du Gabon, les géologues ont reconstitué le paysage tel qu’il était il y a deux milliards d’années.

– Différents types de milieux coexistaient : des platiers à stromatolithes (structures minérales édifiées par des colonies de cyanobactéries ), des lagunes salées, des mers intérieures bordées de volcans en activité…

– Une biodiversité importante s’y développait, avec des formes de vie intrigantes qui remettent en cause les hypothèses sur l’apparition des premiers organismes complexes.

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Organismes complexes de plus de 2 milliards d’années ( taille : 10 à 120 mm )

 

Les auteurs

– Pascal BOUTON, géologue et créateur de l’entreprise Oolite, est spécialisé en cartographie géologique et en sédimentologie.

– Alain PRÉAT est professeur à l’Université libre de Bruxelles où il dirige l’Unité de Sédimentologie et géodynamique des bassins.

– Denis THIÉBLEMONT, géologue et géochimiste au BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières) à Orléans, a dirigé le projet de cartographie géologique du BRGM au Gabon.

– Michel EBANG OBIANG est ingénieur géologue à la Direction des mines et de la géologie du ministère des Mines du Gabon, à Libreville.

Remarque : Pascal Bouton est le réalisateur des fiches descriptives des sites géologiques vendéens, éditées par le Conseil général de la Vendée.

Jean Chauvet

Les variations du niveau des océans – Les cycles  » Transgression-régression »

 

Variations du niveau des océans

 

Les variations de niveau des océans sont régies par la géotectonique globale et le climat d’une part et par le couple apport sédimentaire et tectonique locale d’autre part.

Les changements de volume océanique obéissent à la dynamique de croissance des dorsales océaniques : lors de l’ouverture de l’océan atlantique au Jurassique et au Crétacé une élévation du niveau océanique de l’ordre de 200 m en 150 Ma s’est produite (par rapport au niveau actuel) grâce à l’activité des dorsales rapides dont la vitesse d’expansion est de 5 à10 cm par an.

Le volume de magma émis par ce type de dorsales se traduit par des bombements responsables sur la durée de l’élévation du niveau marin.

Les dorsales lentes ont des vitesses d’expansion de l’ordre de 0,5 à 2 cm par an, la morphologie de ces dorsales présente un rift médian qui se traduira par un retrait de l’océan. 

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Les cycles d’ouverture- fermeture océaniques -collisions de continents ont une durée de 400 à 600 MA sont dénommés cycles de Wilson, six à huit de ces cycles se seraient succédés depuis le début des temps géologiques soit vers -4 Milliards d’années.

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Les différents cycles

Le jeu de rassemblement et d’éclatement des super-continents régit les deux  cycles majeurs de transgressions régressions du Précambrien Paléozoïque et Mésozoïque Cénozoïque. Ces cycles sont limités par des discordances majeures sur les bordures des bassins.

Ces super-cycles de l’ordre de quelques centaines de millions d’années sont régis par des phénomènes d’échanges de grandes quantités de matière entre le manteau supérieur et le manteau inférieur lors d’avalanches brutales qui perturbent la convection mantellique.

Ces phénomènes d’avalanche sont très vraisemblablement à l’origine de la formation des supercontinents par la convergence des matériaux du manteau supérieur au dessus de l’épicentre des avalanches.

L’arrivée en surface des courants de retour de l’avalanche, quelques dizaines de millions d’années après, provoquerait la brisure des supercontinents, notamment par l’accélération de l’activité des dorsales.

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Les changements régionaux de taux de subsidence tectonique et, ou d’expansion océanique seraient responsables de cycles intermédiaires (3 à 50 Ma).

Les cycles plus courts (0.5 à 3 Ma) où les chutes du niveau marin seraient contrôlés par les phénomènes glaciaires.

Les cycles plus courts obéissent aux  variations de l’orbite terrestre et de l’inclinaison de l’axe de rotation, sont régies par des cycles dits de Milankovitch (astronome Serbe) qui influent sur l’ensoleillement relatif des hémisphères et sur les glaciations.

Sur les affleurements ce sont les cycles courts ou intermédiaires qui sont généralement représentés.

Les variations  climatiques

 

Le climat est directement influencé par la température, l’ensoleillement, la  composition de l’atmosphère, la répartition terres émergées océans entre autres.

Les variations de température entraînent une dilatation ou une rétractation du volume des eaux qui se traduisent par des variations relatives du niveau marin et des évènements glaciaires.

Le volcanisme introduit dans l’atmosphère un volume énorme de gaz à effet de serre et de poussières, conjugués à ceux des impacts de météorites leurs effets furent dévastateurs sur les changements climatiques et les extinctions massives des espèces.

 Le stockage de l’eau sur les continents inlandsis et glaciers pourrait faire varier le niveau des océans de 200 m : la fonte de la totalité des glaces actuelles se traduirait par une augmentation du niveau marin de 80 m . Lors des derniers épisodes glaciaires le niveau moyen des mers s’établissait à -120m du niveau actuel.

Le continent antarctique s’est retrouvé isolé au pôle sud et une calotte glaciaire s’est installée renforçant la tendance au refroidissement depuis l’Eocène.

Le climat est influencé par la présence de continents et de chaînes montagneuses qui agissent fortement sur le régime des précipitations, des vents et des courants marins. 

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Le climat et les températures moyennes dépendent principalement de l’activité magnétique solaire et de la proportion des gaz à effet de serre : vapeur d’eau, dioxyde de carbone (CO2) , méthane (CH4) pour les principaux .

C’est le l’activité magnétique du soleil qui module la couverture nuageuse de basse altitude qui influe sur l’albédo : plus cette couverture est importante plus l’énergie solaire incidente est réfléchie et plus la température a tendance à baisser.

Les rayons cosmiques ionisent les particules des aérosols de l’atmosphère qui sont les germes des gouttelettes d’eau qui forment les nuages.

Ces rayons cosmiques sont émis en grandes quantité par les étoiles en fin de vie qui abondent dans les bras spiraux de la voie lactée qui en compte 4 principaux, le système solaire  accompli un cycle complet dans la voie lactée en 250 MA, il traverse un bras spiral tous les 150 MA ce qui se traduit par un chute des températures de 5 à 10 degrés Celsius et donc par des glaciations ,cette périodicité des épisodes chauds et glaciaires s’observe à travers les paléo températures issues des analyses des rapports des  isotopes 16O / 18O des brachiopodes. Actuellement le système solaire traverserait un bras spiral annexe.

Lors de la traversée de ces bras spiraux une plus grande quantité de rayons cosmiques atteignent la terre et engendrent une plus grande quantité de nuages de basse altitude.

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La figure ci-dessus illustre la variation de la température moyenne de la basse atmosphère depuis l’Archéen : les glaciations les plus importantes sont identifiées par la lettre G, la lettre g correspond aux glaciations de moindre importance et la lettre S désigne les épisodes « snow ball » où la Terre était peut être entièrement englacée (voir annexe 1).

Les paramètres orbitaux ou cycles de Milankovitch influent également sur l’ensoleillement relatif de notre terre. La figure suivante illustre l’influence de l’excentricité de l’orbite.

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Les Gaz à effet de serre

Leur concentration dans l’atmosphère joue aussi un rôle dans la régulation des températures.

Une grande partie du dioxyde de carbone est stocké dans les carbonates et les océans qui lorsqu’ils se réchauffent libèrent du CO2 .Les périodes glaciaires correspondent à de faibles teneurs en CO2, lors des collisions continentales l’altération à l’affleurement des  roches broyées entraine une consommation de CO2 qui tend à refroidir le climat. (Annexe 3)

Les trapps du volcanisme fissural des points chauds ,responsables de plusieurs extinctions massives, émettent dans l’atmosphère et les océans pendant des centaines de milliers d’années  des quantités énormes de SO2 et de CO2 qui ont des effets dévastateurs sur la faune et la flore  et génèrent  un effet de serre conjointement avec une possible libération  du méthane des « hydrates de carbone » des talus continentaux et des pergélisols. Les quantités de cendres expulsées dans la haute atmosphère ont en revanche un impact négatif sur les températures. (Annexe 4)

 

Les principales variations du niveau des océans résultent de l’effet conjugué de la géotectonique globale et du climat qui obéit principalement à l’activité solaire et pour une moindre part aux  concentrations des gaz à effet de serre. 

 

Cycles Transgressions-Régressions

 

Lorsque le niveau marin s’élève, la ligne de côte et les dépôts littoraux associés se déplacent vers le continent il ya Transgression.

Les Régressions  correspondent à un abaissement du niveau marin, les aires des dépôts  sédimentaires issus de l’érosion se déplacent vers le large en construisant des deltas côtiers par exemple ou bien des dépôts turbiditiques profonds.

Ces cycles ponctuent l’histoire des dérives continentales et des orogénèses.

Les changements régionaux de taux de subsidence tectonique et/ou d’expansion océanique seraient responsables des cycles intermédiaires (3 à 50 MA).

 

Isostasie : érosion et subsidence

Lors des collisions continentales et de  l’édification des orogénèses, l’érosion intervient rapidement les sédiments érodés accumulés sur la lithosphère océanique exercent une surcharge qui se traduit par un enfoncement appelé subsidence qui fait remonter le niveau marin. L’érection d’une chaîne de 6000m d’altitude ne dure que quelques millions d’années (2 à 5 MA). L’érosion est plus efficace sur les reliefs jeunes et le taux d’abaissement important au départ décroîtra progressivement, le rééquilibrage isostatique se fait dans une proportion de 4/5 soit pour 5 mètres d’érosion correspond une remontée de 4 mètres. Le taux initial d’érosion est évalué à 1 mètre par millénaire, ( 1000 m/MA) ce qui conduit à un abaissement net de la chaîne de 200 m/MA (1000 m d’érosion et 800 m de remontée),le rythme de l’érosion diminue avec l’aplanissement des reliefs après 15 MA la chaîne est abaissée de la moitié de sa hauteur initiale et le taux net d’abaissement descend à 100 m/MA ,en 60 MA la chaîne est réduite à un nouveau segment de bouclier et après 90 MA le profil de base serait théoriquement atteint.

 

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Mécanisme des cycles transgression régression

Les cycles transgressions régressions s’ordonnent selon une logique de succession d’environnements de dépôt qui se révèle un outil prédictif pour la recherche géologique appliquée entre autre.

Lorsque l’abaissement du niveau marin est très important,  le niveau de base des rivières change et l’érosion reprend très activement, le débit des rivières augmente ainsi que la quantité de sédiment qui arrive dans le bassin, des turbidites se mettront en place sur le fond du bassin, elles correspondront à une surface d’érosion sur le continent ou limite de séquence.

A ces turbidites, succèderont des dépôts plus côtiers qui enregistreront le déplacement de tout le système de dépôt vers le bassin.

Ces évènements constituent le cortège de bas niveau (lowstand tract ou LST)

Si l’abaissement du niveau marin est moins important, les turbidites ne seront pas déposées et des dépôts marins de plate forme se formeront.

Puis, la combinaison du ralentissement de l’érosion et de l’accélération du taux de subsidence, due à la charge des sédiments nouvellement déposés, provoquera une élévation du niveau marin qui se traduira par une transgression qui fera reculer la ligne de côte vers le continent. Il s’agit du cortège transgressif (transgressive system tract ou  TST).

Lors de cette transgression des sables déposés précédemment dans la plage submergée (shoreface) pourront être redéposés dans les estuaires, ainsi les dépôts de marées sont un critère de caractère transgressif.

La remontée du niveau marin atteint un maximum et finit par se stabiliser, jusqu’à la surface maximale d’inondation avec dépôt d’argiles marines riches en matière organique, autrement dit des roches mères d’hydrocarbures. (Annexe 2)

Le niveau marin cessant de monter et la tranche d’eau diminuant, les sédiments apportés par les rivières rempliront la tranche d’eau côtière en construisant des deltas qui feront reculer les côtes vers le bassin, c’est une régression avec progradation de deltas.

Il s’agit du cortège de haut niveau marin (highstand system tract ou HST)

Un nouvel abaissement du niveau marin se traduira par une limite de séquence érosive qui marquera le début d’un nouveau cycle qui se construira sur le précédent, l’empilement de ces séquences peut se faire sur des kilomètres.

Les deux figures suivantes schématisent la succession de ces cortèges de dépôt, où en fonction de l’importance de la chute du niveau marin se formeront ou non  des turbidites.

 

 

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Cortèges de dépôts dus à une chute importante du niveau marin

 

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Cortèges de dépôts dus à une chute  plus faible du niveau marin sans formation de turbidites

 

Illustration schématique des faciès rencontrés dans une séquence élémentaire avec une forte chute du niveau marin

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 Conclusion

La dynamique interne terrestre et la l’activité magnétique du soleil sont les acteurs principaux qui régissent sur les variations du niveau des océans à travers la géotectonique globale, les réajustements isostasiques et le climat. Les cycles transgression-régression obéissent à une logique de  succession des environnements de dépôt qui se succèdent depuis les  continents jusqu’aux bassins océaniques.

 

ANNEXES

Quelques figures sont tirées de l’ouvrage de Vincent Courtillot : « NOUVEAU VOYAGE AU CENTRE DE LA TERRE ».

Annexe 1 : A propos de la Terre « Boule de neige » au Néo-protérozoïque : les données paléo- magnétiques suggèrent une localisation de la majorité des continents aux basses latitudes. Or, l’erreur sur les positions polaires est de l’ordre de plusieurs dizaines de degrés, des latitudes intertropicales pourraient se transformer en latitudes moyennes.

Une partie des « tillitoïdes «  seraient  des  turbidites et les sols polygonaux auraient une origine de dessiccation ; de plus l’activité biologique est marquée par le développement d’argiles noires riches en matière organique formées dans des océans libres de glaces.

Annexe 2 : Surface maximum d’inondation et principales roches mères du Précambrien au Tertiaire. 

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Annexe 3 : Evolution du taux de dioxyde de carbone dans la basse atmosphère.image 10

 

Annexe 4 : Les grandes extinctions et le volcanisme fissural. 

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Article de Rémi  ANFRAY – membre de l’AVG

Super-volcanisme et crise biologique fini-permienne

 

« Pour la Science » – 27.01.2012 

 

Il y a 251 millions d’années, 70 % des espèces terrestres et 95 % des espèces marines ont brusquement disparu. Cette extinction de masse, dite crise Permien-Trias ou encore crise fini-permienne, est la plus grande connue. Quelles sont ses causes ?

 

Les hypothèses vont de la formation du supercontinent géant de la Pangée aux impacts météoritiques en passant par le supervolcanisme. Or à la fin du Permien (il y a 299 à 251 millions d’années), un volcan géant a déposé quelque sept millions de kilomètres cubes de basaltes en Sibérie. Selon les conclusions complémentaires de plusieurs équipes, la pollution atmosphérique qui en a résulté serait le facteur clef de l’extinction de masse.

Nommés « traps de Sibérie », les épais épanchements basaltiques sibériens commencent juste derrière l’Oural et couvrent environ deux millions de kilomètres carrés, soit plus de trois fois la superficie de la France. Actif pendant plus d’un million d’années, ce volcanisme massif a déposé des couches de basaltes sur plusieurs kilomètres d’épaisseur et a pollué l’atmosphère. Pour préciser comment, Benjamin Black, du MIT, a étudié la composition chimique des inclusions vitreuses que l’on retrouve dans les falaises de laves sibériennes. Anciennes gouttelettes de magma liquide, ces inclusions renferment du gaz figé au sein de cristaux. Leur analyse chimique révèle notamment leurs teneurs en chlore, en soufre et en fluor. Rapportées à la masse des traps, ces teneurs suggèrent que 8 700 gigatonnes (milliards de tonnes) de chlore, 7 800 gigatonnes de soufre et entre 7 100 et 13 800 gigatonnes de fluor ont été larguées dans l’atmosphère. Pareilles émissions ont entraîné des pluies très acides et ont contribué à un changement climatique.

trapps sibérie

 

Or un réchauffement brutal était déjà enclenché par la libération d’énormes quantités de dioxyde de carbone, accompagnée d’émissions massives d’hydrocarbures halogénés, destructeurs de la couche d’ozone. C’est ce qu’ont établi en 2009 Henrik Svensen, de l’Université d’Oslo, et ses collègues, en montrant que l’arrivée du magma a provoqué un craquage massif de la matière organique contenue dans les sédiments de l’immense bassin sédimentaire de la Toungouska. Un dégazage intense s’en est suivi, qui s’est traduit par la formation de quelque 6 400 cratères de plusieurs kilomètres de diamètre?

Impressionnant ? La situation fut pire encore ! Hamed Semei et ses collègues de l’Université de Calgary, au Canada, ont examiné le rôle du mercure relâché durant l’éruption. Grâce à des échantillons provenant d’une coupe sédimentaire profonde du haut arctique canadien, ils ont retracé les variations à travers les temps géologiques du mercure atmosphérique. La concentration du mercure, issu notamment de la combustion des charbons et des pétroles à la faveur de l’éruption, a explosé à la fin du Permien pour atteindre environ 30 fois la concentration actuelle. Or il est bien connu aujourd’hui que le mercure atmosphérique s’accumule dans les algues et les autres organismes marins à la base de la chaîne alimentaire océanique.

Résumons : le supervolcanisme sibérien de la fin du Permien a déclenché un réchauffement climatique brutal, s’est accompagné de pluies fortement acides et a fait disparaître la couche d’ozone. Tout cela peut expliquer la disparition de 70 pour cent des formes de vie terrestres… mais pas celle de 95 pour cent des formes de vie marines. Certes, en mer, l’acidification des eaux due aux pluies acides et à la dissolution des gaz atmosphériques a pu jouer un rôle important, mais elle ne semble pas pouvoir expliquer à elle seule une extinction quasi totale. Un facteur supplémentaire a été nécessaire : l’empoisonnement massif des océans par le mercure ?

François Savatier, journaliste à « Pour la Science ».

Lancement de RESIF , Réseau Sismologique et Géodésique Français

 

Un réseau d’observation géophysique sur l’ensemble de la France

 Techno-Science.net , le 7.02.2012

http://www.techno-science.net

 

Lancée officiellement le 8 février, la Très Grande Infrastructure de Recherche RESIF (Réseau sismologique et géodésique français) a pour but de créer une antenne d’observation géophysique sur l’ensemble de la France métropolitaine dédiée à l’étude de la Terre interne et des risques telluriques.

Placé sous les tutelles du Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, du Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et du Bureau Central Sismologique Français, RESIF mobilise une centaine de chercheurs et ingénieurs, et implique 20 établissements et organismes de recherche (1). Le Centre national de larecherche scientifique (CNRS) joue le rôle de coordinateur au sein du consortium RESIF. En développant un équipement national d’observation, RESIF devrait mettre à profit un maillage de plus de 750 instruments sismologiques et géodésiques, à travers la France et rendre disponible des données plus fines de la déformation du sol.

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Instruments sismologiques et géodésiques RESIF en métropole actuels et planifiés
© RESIF

Avec la volonté déclarée de développer une synergie accrue entre les observations spatiales et les observations dites in situ, impliquant de nombreuses disciplines (tectonique, géologie, sismologie, géotechnique, hydrologie, météorologie, géodésie, …), RESIF permettra ainsi :

– d’avancer considérablement d’une part dans la connaissance de la structure et de la composition de la Terre globale sous le territoire européen et national, d’autre part dans la compréhension de l’évolution de la planète Terre dans le temps ;

– de mieux comprendre les risques liés aux mouvements du sol, qu’ils soient d’origine naturelle (séismes, glissements de terrain, tsunamis,…) ou artificielle (barrages, mines, stockages souterrains, explosions,…) à la mesure de l’urbanisation forte et des nombreux ouvrages industriels stratégiques qui caractérisent la France. Une partie des données sera partagée avec des systèmes spécifiques d’alerte, notamment CENALT, centre d’alerte aux tsunamis ;

– d’apprécier plus finement le potentiel de stockage de produits transformés, et les ressources naturelles disponibles (géothermie, gisements, eau souterraine) dont la gestion raisonnée représente un enjeu majeur du 21ème siècle.

Des données accessibles

Par la mise à disposition immédiate des données et l’interopérabilité avec les centres européens, RESIF s’intègre dans le dispositif européen et mondial d’observations géophysiques. Il est ainsi pressenti comme une contribution française majeure à l’infrastructure de recherche européenne European Plate Observing System (http://www.epos-eu.org/). Les données de RESIF seront alors utilisées par des chercheurs du monde entier car la France métropolitaine est un exemple typique de pays fortement urbanisé et industrialisé avec une sismicité significative où les grands séismes se sont toutefois produits peu souvent.

La construction de RESIF sera réalisée grâce au soutien financier du programme d’investissements d’avenir, dont RESIF est lauréat comme Equipement d’Excellence, àhauteur de 9,3 Millions d’Euros.

Site du RESIF: http://www.resif.fr

Note :

(1) Membres de RESIF participant au Comité directeur: Centre national de la recherchescientifique (CNRS) (coordinateur), Bureau des recherches géologiques et minières (BRGM), Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies renouvelables (CEA), Centre national d’études spatiales (CNES), Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer(IFREMER), Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (IFSTTAR), Institut national de l’information géographique et forestière (IGN), Institut de recherche pour le développement (IRD), Institut deradioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN), Institut de Physique du Globe de Paris(IPGP), Observatoire de la Côte d’Azur (OCA), Université Joseph Fourier Grenoble I, Université Paul Sabatier Toulouse III, Université de Strasbourg

Autres membres de RESIF : Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand II, Université de Bretagne Orientale, Université Claude Bernard Lyon I, Université Montpellier 2, Université de Nantes, Université de Nice Sophia Antipolis

 

Un forage de 11km de profondeur dans le golfe du Lion

 

        Un forage de 11 km de profondeur         pour étudier les variations du climat

 Le Monde –  17.01.12

 

Un projet envisage un forage de plus de 11 km sous la surface de la mer méditerranée, au sud de la zone étudiée par Melrose et Noble Energy.

AFP/DAVID MCNEW MARSEILLE ENVOYÉ SPÉCIAL . 

2012.01.16.Le Monde un-projet-envisage-un-forage-de-plus-de

Alors que les projets des compagnies pétrolières suscitent l’inquiétude des écologistes provençaux, un programme scientifique de forage, sans précédent, est à l’étude dans le golfe du Lion. Coordonné par une paléoclimatologue de l’université de Bretagne-Occidentale, Marina Rabineau, il envisage un forage de plus de 11 km sous la surface de la mer, au sud de la zone étudiée par Melrose et Noble Energy. Dénommé Gold (Gulf of Lion’s Drilling), son but est d’effectuer le premier forage profond dans le golfe du Lion, au large de Toulon, « afin d’étudier les variations du climat global et celles du niveau marin, les événements géologiques extrêmes comme le Messinien, les ressources naturelles, le stockage du CO2, et la biosphère profonde », explique Mme Rabineau.

Un bateau spécialisé japonais, le Chikyu, extrairait une carotte de 11 km, constituant une colonne complète des sédiments qui se sont accumulés dans cette zone depuis 25 millions d’années. Le forage atteindrait le socle sous-jacent, dont la nature géologique est mal connue. A l’endroit prévu pour le forage, la « colonne sédimentaire est complète, non déformée et sans érosion ni hiatus majeur », précise la scientifique. Il s’agit donc d’un témoin privilégié de l’histoire géologique du bassin ouest de la Méditerranée.

Mais l’intérêt pour les ressources pétrolières n’en est pas absent. En effet, le forage traversera une couche de sel. Jusqu’à récemment, les modèles géologiques dominants indiquaient que l’on ne pouvait pas trouver d’hydrocarbures dans une telle configuration géologique. La découverte au large du Brésil, en 2006, d’énormes réserves de pétrole sous une couche de sel, a changé la donne : les géologues qui défendaient la possibilité d’une telle configuration sont davantage écoutés. Daniel Aslanian est l’un d’eux. Chercheur à l’Ifremer, il est associé au projet Gold : « On propose un nouveau modèle, qui repense la formation des marges continentales passives, comme celles qui bordent l’Atlantique sud ou la Méditerranée. Il s’agit de le tester dans le golfe du Lion. La possibilité de trouver des hydrocarbures sous la couche de sel suscite l’intérêt des compagnies pétrolières pour le projet Gold. Lors d’un colloque sur ce projet en octobre 2011, à Banyuls-sur-Mer (Pyrénées-Orientales), des spécialistes de Pétrobras et de Melrose ont présenté des communications. « Ce type de forage est très coûteux, indique M. Aslanian, de l’ordre de 130 à 180 millions d’euros. Les compagnies pétrolières peuvent aider à le financer. » Pour l’instant, aucune ne s’est encore engagée. Mais la société algérienne Sonatrach est intéressée par un forage du même type côté algérien, où la structure géologique est comparable. Elle pourrait s’engager pour près de 90 millions d’euros. Le projet Gold sera présenté en avril à l’ntegrated Ocean Drilling Program, un programme international de recherche sur l’histoire de la Terre à partir des études sur les fonds marins. Si le projet est accepté, et son budget bouclé, le forage pourrait intervenir dans les deux ou trois prochaines années.

Hervé Kempf – Article  du 17.01.12

Dioxyde de carbone et prochaine glaciation

 

Notre CO2 reporte la prochaine glaciation

  Le Monde 11.01.2012 – Blog de Pierre Barthélémy

Scrat, l’écureuil malchanceux de L’Age de glace, risque d’attendre bien longtemps avant de pouvoir de nouveau enfouir ses glands chéris dans l’inlandsis de la prochaine glaciation. Celle-ci pourrait bien ne pas se produire de sitôt. Pourtant, son heure semblait jusqu’ici approcher. Il y a déjà 11 600 ans que la Terre est entrée dans l’Holocène, l’actuelle époque géologique qui est un interglaciaire. Cette période aux températures plus clémentes a favorisé l’expansion rapide de notre espèce  et son fulgurant développement technologique. Or, si l’on s’en réfère aux derniers exemples en date, ce pic chaud dure 11 000 ans en moyenne. Notre « saison » douce devrait donc toucher à son terme, si l’on ne s’en tenait qu’à l’arithmétique.

Cela dit, plusieurs éléments peuvent modifier la durée « standard », comme la quantité de CO2 présent dans l’atmosphère ou, plus encore, les paramètres astronomiques. Comme l’a en effet montré il y a soixante-dix ans le savant serbe Milutin Milankovitch, ce sont les variations de la position de la Terre par rapport au Soleil qui engendrent les cycles glaciation-interglaciaire, nommés cycles de Milankovitch. Dans la liste des causes on recense ainsi l’excentricité de l’orbite terrestre, laquelle est plus ou moins elliptique selon les époques, l’inclinaison de l’axe de rotation de notre planète par rapport au plan dans lequel elle se déplace, et, enfin, un phénomène connu sous le nom de précession des équinoxes. Il s’agit d’un mouvement lent de l’axe de rotation de la Terre, que l’on compare généralement à celui de l’axe d’une toupie qui tourne (c’est en raison de ce mouvement que l’étoile Polaire a changé au cours de l’histoire). Il faut prendre en compte toutes ces variations pour calculer la quantité de chaleur que nous recevons de notre étoile.

L’arrivée d’une glaciation n’est donc pas réglée comme du papier à musique et pour qui veut en déterminer la date, la tâche est ardue. Dans une étude publiée le 8 janvier par Nature Geoscience, une équipe internationale a, pour y parvenir, choisi une voie empirique : chercher, dans les « archives » climatiques, combien de temps a duré l’interglaciaire du passé qui ressemble le plus au nôtre tant par ses composantes astronomiques (évaluées par un modèle numérique) qu’atmosphériques. Les chercheurs ont évidemment mis entre parenthèses la teneur en CO2 mesurée aujourd’hui (390 parties par million) et s’en sont tenus à la valeur pré-industrielle (280 ppm). Grâce aux carottages effectués dans les glaces de l’Antarctique mais aussi dans les sédiments marins, les principales caractéristiques de l’atmosphère sont connus sur les 800 000 dernières années, ce qui donne un large éventail d’événements interglaciaires.

C’est un des plus anciens sur la liste qui a été retenu. Le candidat présentant le plus de similarités sur le plan astronomique et sur celui des signaux paléoclimatiques s’est en effet avéré être un épisode survenu il y a environ 780 000 ans. Or cet interglaciaire ancien aurait au maximum duré 12 500 ans. Ce qui, si la comparaison est bonne, nous laisse un petit millier d’années avant de voir la calotte glaciaire descendre sur le nord de l’Europe, le niveau des mers baisser de plusieurs dizaines de mètres ? au point de pouvoir traverser la Manche et le détroit de Béring à pied sec ? et la toundra gagner le Médoc…

Ce serait néanmoins oublier un facteur important : le dioxyde de carbone. Car pour que la glaciation s’enclenche, les chercheurs estiment que le taux atmosphérique de CO2 ne doit pas dépasser les 240 ppm. Nous sommes loin du compte et il faut aussi noter que la valeur pré-industrielle est également supérieure à cette barre, ce qui pourrait indiquer que, même avant le début de l’utilisation massive des combustibles fossiles au XIXe siècle, les activités humaines (agriculture, élevage, déforestation) avaient déjà modifié la composition de l’atmosphère et la machine climatique. Quoi qu’il en soit, avec nos 390 ppm de CO2 actuelles, nous avons une bonne assurance contre le retour de l’âge de glace : même en coupant net (et définitivement) toute émission de dioxyde de carbone, il faudrait probablement des siècles voire davantage pour que la nature absorbe ce surplus de carbone et que l’on revienne ne serait-ce qu’à la valeur pré-industrielle.

A la publication de cette étude de Nature Geoscience, quelques-uns, comme le blogueur climatosceptique américain Anthony Watts, se sont donc réjouis : enfin une conséquence positive de l’augmentation des gaz à effet de serre et du réchauffement climatique ! Il est certain que la perspective du retour à la glaciation n’enchante personne, notamment en raison de son impact désastreux sur l’agriculture. Néanmoins, voir le changement climatique à travers ce seul prisme est un contresens majeur. Pour Luke Skinner, de l’université de Cambridge (Royaume-Uni) et un des auteurs de l’étude, qui est interrogé par la BBC, « c’est un intéressant débat philosophique ? Serions-nous mieux dans un monde chaud [de type interglaciaire, précise la BBC] que dans une glaciation ? et il est probable que oui. Mais c’est ne pas comprendre l’enjeu, parce que ce vers quoi nous nous dirigeons, ce n’est pas vers le maintien de notre climat actuellement chaud, c’est vers un climat qui se réchauffe encore plus, et ajouter du COà un climat chaud est très différent que d’en ajouter à un climat froid. » Si l’humanité a voulu mettre un peu de chauffage pour prévenir l’hiver glaciaire, elle a poussé le bouton du thermostat trop loin. Cela a deux conséquences. La première est purement académique et d’impact limité : il devient très compliqué de prévoir la date d’arrivée de la prochaine glaciation. La seconde conséquence constitue la conclusion de l’étude : même si la Terre se retrouve bientôt dans une configuration astronomique favorable à une glaciation, cela ne modèrera pas pour autant les effets du réchauffement climatique induit par les activités humaines.

Pierre Barthélémy

 

NB : Pour en savoir plus , cliquer sur les mots et expressions colorés en bleu.

(Crédit image : Twentieth Century Fox.)