Climat

Des océans pas si chauds il y a 100 millions d’années ?

D’après une nouvelle étude, les températures passées des océans ont peut-être été surestimées par rapport aux températures récentes. La méthode utilisée pour remonter 100 millions d’années en arrière serait basée sur une erreur. Les températures de l’océan pourraient en fait avoir été relativement stables depuis le Crétacé supérieur, faisant du réchauffement global actuel « un évènement potentiellement sans précédent ces 100 derniers millions d’années ».

L’analyse des foraminifères benthiques, ces micro-organismes retrouvés au fond de l’océan, peut-elle encore nous servir de thermomètre par procuration pour quantifier les températures d’époques très reculées ? Des chercheurs ont découvert des processus imperceptibles qui peuvent modifier ces proxies pendant l’enfouissement des sédiments.

Jusqu’à présent, l’enregistrement isotopique continu des foraminifères benthiques au cours des 115 derniers millions d’années était supposé nous apporter de précieuses informations. L’océan profond du Crétacé aurait été très chaud puis s’est continuellement refroidi d’environ 15°C. Cette estimation vient d’être remise en cause. Les températures de l’océan profond et de la surface de la mer des hautes latitudes auraient en réalité été plus stables durant toute cette période. Plus proche de la nôtre donc. C’est la conclusion d’une étude menée entre la France (CNRS, Sorbonne Universités, Université de Strasbourg) et la Suisse (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, Université de Lausanne). Elle vient de paraître dans la revue Nature Communications.

On peut voir ci-dessous une reconstruction classique des températures de la planète Terre sur les 540 derniers millions d’années.  La courbe qui nous intéresse principalement ici est celle en vert qui montre les températures du Crétacé (ici 115-66 Ma) de la collection de mesures d’isotopes de l’oxygène de Friedrich et al (2012) sur les coquilles d’organismes marins microscopiques en eau profonde.

Température de la Terre depuis 540 millions d’années. Source : Wikimedia commons.

Selon les auteurs de l’étude, l’impact de certains processus aurait été négligé. La communauté scientifique base depuis plus de 50 ans ses estimations sur l’analyse des foraminifères, des fossiles de minuscules organismes marins. Ceux-ci sont récoltés dans des forages de sédiments, au fond des océans. Les foraminifères fabriquent une coquille calcaire appelée «test», dont la teneur en oxygène 18 dépend de la température de l’eau dans laquelle ils vivent. L’évolution de la température des océans au cours du temps a donc été déduite de la teneur en oxygène 18 des tests de foraminifères fossiles retrouvés dans les sédiments. Sur la base de cette analyse, la température de l’océan aurait baissé de 15 degrés ces 100 derniers millions d’années.

L’enregistrement isotopique a été interprété initialement comme indiquant des températures de surface de la mer relativement chaudes et des températures de surface tropicale relativement froides à la fin du Crétacé et au Paléogène. Or la nouvelle étude suggère que les gradients de température verticale et latitudinale des océans du Crétacé tardif et du Paléogène n’étaient probablement pas très différents des gradients actuels.

Ces estimations supposent la stabilité de la teneur en oxygène 18 des tests des foraminifères durant leur séjour sédimentaire. Rien ne le laissait croire jusqu’ici puisque cela n’est visible ni à l’œil nu ni au microscope.

Pour vérifier leur hypothèse, les auteurs de l’étude ont exposé ces minuscules organismes à de hautes températures dans une eau de mer artificielle ne contenant que de l’oxygène 18. Ils ont ensuite suivi l’incorporation d’oxygène 18 dans les coquilles calcaires à l’aide d’un NanoSIMS (Nanoscale secondary ion mass spectrometry), un instrument permettant de réaliser des analyses chimiques à très petite échelle. Les résultats obtenus montrent que la teneur en oxygène 18 des tests de foraminifères peut changer sans laisser de trace visible, remettant de fait en question la fiabilité des proxies. Si les fossiles n’ont pas été préservés, les paléo-températures estimées jusqu’ici ont donc été faussées, selon Sylvain Bernard, chercheur CNRS à l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie de Paris.

Image en microscopie électronique d’un test de foraminifère après 3 mois passés dans de l’eau à 300°C ne contenant que de l’oxygène 18 (haut) et cartographie du rapport 18O/16O d’une section de ce test montrant son enrichissement extrême en oxygène 18 (bas). Source : Actualités du CNRS-INSU.

Pour les chercheurs, plutôt qu’une diminution progressive de la température des océans ces 100 derniers millions d’années, c’est l’évolution de la teneur en oxygène 18 des tests des foraminifères fossiles qui aurait été mesurée. Celle-ci résulterait en réalité d’un rééquilibrage : lors du processus de sédimentation, en raison de l’augmentation de la température (de 20 à 30°C) lors de l’enfouissement des sédiments, les tests de foraminifères se rééquilibrent avec l’eau qui les entoure. A l’échelle de la dizaine de millions d’années, un tel phénomène a un impact non négligeable sur l’estimation des paléo-températures, en particulier pour les foraminifères ayant vécu dans des eaux froides.

Les résultats suggèrent qu’au lieu d’indiquer un refroidissement global de l’océan profond à la fin du Crétacé et au Paléogène, l’enregistrement isotopique des foraminifères benthiques reflète principalement une rééquilibration isotopique. En d’autres termes, les océans profonds du Crétacé et du Paléogène étaient probablement beaucoup plus froids qu’on ne le pense actuellement.

D’après un communiqué du CNRS, « les températures de l’océan pourraient être restées relativement stables depuis le Crétacé supérieur, contrairement à ce qui était pensé jusqu’à présent, faisant du réchauffement global actuel un évènement potentiellement sans précédent ces cents derniers millions d’années« .

Attention cependant, le rééquilibrage est un processus lent. Il a probablement eu peu d’impact sur les signaux à haute fréquence récents (<10 Ma), tels que les fluctuations glaciaires à interglaciaires.

L’analyse des foraminifères benthiques, a permis de reconstruire les changements de la concentration en ions carbonate sur des périodes moins lointaines que celle étudiée par la nouvelle étude du CNRS. On sait qu’une baisse de la concentration indique que davantage de CO2 a été capté par l’océan. Dans l’Atlantique profond, la concentration en ions carbonate a diminué  entre – 80 000 et – 65 000 ans, au coeur de la dernière glaciation. Cette baisse signifie que les réserves de carbone de l’Atlantique ont augmenté d’au moins 50 milliards de tonnes. Au même moment, la quantité de carbone dans l’atmosphère a diminué de 60 milliards de tonnes. Il n’est pas question ici de remettre en cause les fluctuations de températures liées au cycle du carbone.

Pour les auteurs de l’étude, il importe désormais de quantifier précisément ce rééquilibrage. Pour cela, il faudra travailler sur d’autres type d’organismes marins afin de bien comprendre ce qui s’est passé dans les sédiments au cours des temps géologiques. Les auteurs de l’article poursuivent déjà leurs travaux en ce sens.

Sources :

Bernard S., Daval D., Ackerer P., Pont S., Meibom A. Burial-induced oxygen-isotope re-equilibration of fossil foraminifera explains ocean paleotemperature paradoxes. Nature Communications

Communiqué de l’Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne.

Communiqué du CNRS.

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Catégories :Climat, Océans

10 réponses »

  1. Bonjour Johan, ça c’est de la bombe ou je n’ai Rien compris… ça voudrait tout simplement dire que les courbes de température de référence, les bases des différents modèles, donc les systèmes d’evaluation sont partiellement voire totalement faux ? Et pas dans le bon sens bien sûr !!!

  2. Cette étude est très intéressante et mérite approfondissement. Mais il ne faut pas en conclure n’importe quoi: on sait que, lors du crétacée et lors du PETM il y a 55 millions d’années, une flore et une faune abondante s’épanouissait aux pôles, sur des zones qui n’ont pas bougé en latitude depuis ces périodes et qui sont aujourd’hui recouvertes par 2 km de calotte glaciaire. Des fossiles d’espèces crocodiliennes typiquement tropicales, datant du PETM, ont été retrouvés dans les sédiments de l’archipel nord-canadien au climat aujourd’hui polaire!

    Il est possible que les océans profonds aient réagit différemment de ce qu’on croyait jusque là, encore que ça reste à vérifier; mais de là à en conclure que le réchauffement actuel est inédit depuis 100 millions d’années, il y a un énorme pas que je ne franchirai pas. Ou alors, il faut admettre que c’est non pas une méthode précise, mais l’ensemble des méthodes utilisées en paléoclimatologie, qui est faussé de multiples façons. Permettez-moi d’en douter très fortement! En attendant, ce genre de conclusion volontairement sensationnelle est le meilleur moyen de tendre le bâton pour se faire battre par les climato-sceptiques…

    • L’étude concerne les échelles de temps longues, de l’ordre des 10 millions d’années.
      Et puis, on parle surtout de l’océan profond et des températures de surface polaires.
      Enfin, j’ai mis des guillemets car l’affirmation sur la température actuelle n’est pas vraiment précisée et n’apparait que dans les communiqués de presse, non pas dans l’étude elle-même.
      La citation utilise le terme « potentiellement » signifiant peut-être que l’on fait référence au réchauffement à venir.

      • Bonjour Johan,

        Est-il effectivement possible que les eaux aient été stratifiées à l’extrême durant les périodes chaudes plus lointaines (en raison de courants profonds il y a 100ma et pas parfaitement modélisés aujourd’hui) ?

  3. C’est l’histoire du malheureux qui tombe du haut d’un gratte-ciel et passe devant le 2e étage: « Jusque là, tout va bien ».
    http://www.meteofrance.fr/actualites/12839771-gaz-a-effet-de-serre-nouveaux-records-de-concentrations-en-2016
    Les malheureux, c’est nous. Chaque année nous constatons. Mais jamais nous n’agissons (comme il le faudrait: pas en se glorifiant de Cop quelque chose!). Jusque là, tout va bien.
    Pour ce qui est de l’étude évoquée ici, je n’ai nulle compétence pour en juger. Mais si j’ai bien compris (pardon si ce n’est pas le cas), pas sûr que les foraminifères puissent encore longtemps fabriquer leur coquille, pour cause d’acidification. Au reste, une étude datant de quelques années déjà prévoyait un effondrement de la vie dans les océans d’ici une trentaine d’années. Effondrement: comme pour le lac Baïkal (le plus grand réservoir d’eau douce de la planète) par exemple: il a perdu les trois-quarts de sa biomasse (les trois-quarts!) en 15 ans. Ou la biomasse des insectes en Allemagne (donc, au minimum, en Europe): perte équivalente en une trentaine d’années. Mais jusque là…

    • Bonsoir Michel,

      Hélas en effet, la fraction de CO2 dans l’air n’est pour le moment pas prêt de baisser. Chaque être vivant est pourtant un petit puit de carbone, et les premiers maillons sont aptes à le fixer, le précipiter de sa forme dioxyde de carbone ou de carbonate de quelque chose… dans les airs ou dans l’eau, en sucres, en protéines, en acides gras, en tout autres molécules de poids bien supérieur. La manducation et la reproduction ne faisant que donner une plus grande dimension à ce phénomène. Et que faisons-nous ? Nous nous racontons des histoires en les détruisant méthodiquement, systématiquement, rationnellement avec des produits en -cide, avec le feux (de nos machines ou pas), nous les négligeons comme si en les déplaçant et/ou en les remplaçant (par voie de la monoculture), du moins ce qu’il en reste, l’efficacité de leurs services n’est pas perdue.
      Même l’être humain n’y échappe pas, il devient stérile. Et non pas pas choix ou par l’éducation sexuelle (même le Pape s’en mêle après son Laudato si’), son environnement est pollué – des perturbateurs endocriniens ont été décelés jusqu’au fond des fosses océaniques !
      http://www.nature.com/news/man-made-pollutants-found-in-earth-s-deepest-ocean-trenches-1.20118?WT.mc_id=TWT_NatureNews

      Vous savez quoi ? Beaucoup de personnes reconstruisent le puzzle et entrevoient notre devenir si nous n’agissons pas rapidement.
      http://fabrice-nicolino.com/?p=2748
      Une poignée mettra tout en œuvre pour s’en sortir, soyez-en sûr. Reste à savoir si nous voulons continuer à croire aux discours technoprophétiques et aider cette élite à nous enfoncer toujours plus.

      Et pour en revenir à l’étude, comparativement à l’heure actuelle, la différence notoire est très certainement sur ce point : aucune autre espèce auparavant n’avait détruit autant la biosphère lors des évènements passés, ce qui nous aurait peut-être permis de moindres souffrances, d’atténuer les effets. Là…

      David Carlson : « nous avançons maintenant en territoire inconnu ».

      • Ghtuz et Maignial,
        Un point important de l’étude concerne le gradient de température entre les pôles et les Tropiques. Avant cette étude, les foraminifères indiquaient que les température de la mer des hautes latitudes, il y a 100 millions d’années, avaient été bien plus élevées qu’aujourd’hui alors que les Tropiques n’étaient pas particulièrement chauds. Ce qui est appelé le « paradoxe des Tropiques froids ».
        Mais les modèles climatiques ne simulaient pas la même réponse que ce qui était observé jusqu’à présent avec les foraminifères, ce qui pouvait laisser perplexe.
        Or d’après les auteurs de l’article de Nature Communications, les foraminifères sont particulièrement instables sous les hautes latitudes.

        La nouvelle étude affirme que le gradient de température aurait finalement été, il y a 100 millions d’années, similaire à celui que l’on trouve aujourd’hui.
        Les auteurs ont simulé ce qui adviendrait avec un gradient similaire à celui d’aujourd’hui. Il faudrait beaucoup de temps pour que les foraminifères soient affectés. On parle de 10 millions d’années. Le maximum thermique du PETM n’a pas duré aussi longtemps, le pic ayant duré 20 000 ans environ.
        Les auteurs montrent ce qui se passerait après 45 millions d’années et après 100 millions d’années. Le gradient de température retrouverait le niveau qui a été relevé dans les foraminifères. Les Tropiques ne seraient pas affectés tandis que les températures augmenteraient considérablement sous les hautes latitudes de +7°C à +15°C entre 45 et 100 millions d’années. Haute latitude signifie ici -70 et +70° de latitude.
        Voici un graphique tiré de l’article qui illustre le phénomène :
        https://www.nature.com/articles/s41467-017-01225-9/figures/4
        Comme on peut le voir, les Tropiques sont peu affectés.
        Des températures de surface de la mer de -2°C à 70° de latitude seraient estimées à +12°C après 100 millions d’années en raison de la modification des foraminifères. Des STT de 27°C, telles qu’on les rencontre aux Tropiques, seraient inchangés en raison de la stabilité des foraminifères dans ces régions.

        • Bonjour Johan,

          Il y a donc eut une « déviation » des estimations due à un processus de rééquilibrage isotopique là où il y avait moins de ⁱ⁸O (davantage de précipitations aux hautes latitudes). Que les eaux aux pôles étaient moins chaudes et résolve en partie ou en totalité un paradoxe est un très grand pas pour la communauté, j’en conviens; mais comme d’autres probablement, il reste des interrogations un peu en suspend : cela pourrait-il avoir une quelconque incidence dans des modèles ayant pour objet la régulation des températures atmosphérique voire l’absorption du CO₂ par les océans, que ce soit en paléoclimatologie ou bien au présent ?

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