De nouvelles données sur le pH de l’océan montrent comment le CO2 a contribué à la fin de la dernière période glaciaire. L’étude confirme que l’océan autour de l’Antarctique a bien joué un rôle de premier plan.
La cause de l’augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique au cours des dernières périodes glaciaires n’a pas encore reçu d’explication définitive même si l’Océan Austral est suspecté d’en être une des causes principales.
Sur le dernier million d’années, la planète a connu de longues périodes froides de 100 000 ans entrecoupées de phases plus chaudes de 10 000 à 20 000 ans. Les recherches ont permis d’identifier deux mécanismes principaux pour expliquer ces variations du climat : la position de la Terre par rapport au Soleil et la teneur de l’atmosphère en CO2. Mais d’où vient ce CO2 ?
Les résultats d’une nouvelle étude publiée dans la revue Nature indiquent que le CO2 stocké dans les profondeurs de l’océan Austral au cours de la dernière période glaciaire a bien été relâché dans l’atmosphère à la fin de la période glaciaire. Il y a environ 18 000 à 11 000 ans, le système climatique de la Terre a connu un changement radical. La concentration de CO2 dans l’atmosphère a augmenté d’environ 80 ppm, accompagnée d’une élévation du niveau de la mer de près de 120 mètres due à la fonte des inlandsis.
L’étude, dirigée par le Dr James Rae (Université de St Andrews), fournit des preuves déterminantes des processus qui contrôlent le CO2 et le climat pendant les périodes glaciaires et interglaciaire. Grâce aux carottes de glace de l’Antarctique, les scientifiques savent depuis longtemps que l’augmentation du CO2 a contribué à sortir de la dernière période glaciaire, mais l’origine de cette impulsion de gaz à effet de serre n’est pas établie avec certitude.
De nombreux scientifiques soupçonnent l’océan bordant l’Antarctique de modifier les niveaux de CO2 mais les données qui en apportent la preuve formelle manquent. L’océan Austral peut jouer le rôle de source nette de CO2 de l’océan profond vers l’atmosphère ou de puits, en fonction de l’équilibre entre l’apport de CO2 régional via la circulation et l’élimination du CO2 via la productivité biologique.
Divers enregistrements ont montré que de grands changements dans la circulation et la productivité biologique se produisaient dans l’océan Austral, capables d’affecter de façon significative la répartition du carbone entre l’océan profond et l’atmosphère. Cependant, les reconstructions de la chimie du CO2 dans les grands fonds océaniques sont rares et difficiles à interpréter.
À l’aide d’échantillons de fossiles de coraux d’eaux profondes (1 000 mètres sous la surface de la mer), James Rae et son équipe ont effectué des mesures chimiques qui leur ont permis de reconstituer le contenu en CO2 de l’océan. Les chercheurs ont découvert que l’enregistrement de CO2 dans les grands fonds océaniques affichait une tendance inverse à celle du CO2 dans l’atmosphère.
Lors des période à faible niveau de CO2 atmosphérique, le pH de l’océan est faible, ce qui reflète un stockage accru du carbone dans l’océan. Pendant des intervalles marqués par une augmentation du CO2 dans l’air, le pH de l’océan augmente, reflétant la perte de carbone de l’océan vers l’atmosphère.
En revanche dans les sites moins profonds, les chercheurs ont observé une diminution extrêmement rapide du pH (à l’échelle du centenaire) lors de la montée subite du CO2, reflétant le transfert de carbone des profondeurs de l’océan vers la surface l’océan et l’atmosphère.
L’augmentation de la concentration de CO2 au cours de la dernière période glaciaire s’est faite par étapes et sauts associés à des changements climatiques rapides. Les coraux des grands fonds capturent des informations sur ces changements climatiques dans la chimie de leurs squelettes mais sont difficiles à trouver.
Pour ramener ces échantillons importants, l’équipe a passé des mois dans les eaux glacées du passage de Drake, entre l’Amérique du Sud et l’Antarctique. Les coraux sont habituellement vus comme des créatures tropicales mais ils peuvent aussi vivre en profondeur dans des eaux très froides.
Les prélèvements dans les calottes de glace de l’Antarctique et du Groenland montrent que les concentrations actuelles de gaz à effet de serre sont les plus élevées depuis au moins 800 000 ans.
Bien que l’augmentation du CO2 via des processus naturels ait contribué à mettre fin à la dernière période glaciaire, l’augmentation du CO2 due aux activités humaines au cours des 100 dernières années est encore plus importante et environ 100 fois plus rapide.
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