Des coquilles fossilisées microscopiques révèlent d’anciens modèles de changement climatique

À la fin du Paléocène et au début de l’Éocène, il y a entre 59 et 51 millions d’années, la Terre a connu des périodes de réchauffement spectaculaires, à la fois des périodes progressives s’étendant sur des millions d’années et des événements de réchauffement soudains appelés hyperthermiques.

Ce réchauffement planétaire est dû aux émissions massives de dioxyde de carbone (CO₂) et d’autres gaz à effet de serre, mais d’autres facteurs comme l’activité tectonique pourraient également avoir joué un rôle.

De nouvelles recherches menées par des géoscientifiques de l’Université de l’Utah associent les températures de la surface de la mer aux niveaux de CO atmosphérique₂ Au cours de cette période, les deux phénomènes étaient étroitement liés. Les résultats fournissent également des études de cas pour tester les mécanismes de rétroaction du cycle du carbone et les sensibilités essentielles pour prédire le changement climatique anthropique alors que nous continuons à déverser des gaz à effet de serre dans l’atmosphère à une échelle sans précédent dans l’histoire de la planète.

La recherche est publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.

« La principale raison pour laquelle nous nous intéressons à ces phénomènes de libération de carbone à l’échelle mondiale est qu’ils peuvent fournir des analogues pour les changements futurs », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Dustin Harper, chercheur postdoctoral au Département de géologie et de géophysique. « Nous n’avons pas vraiment d’analogue parfait avec exactement les mêmes conditions de fond et le même taux de libération de carbone. »

Mais l’étude publiée lundi suggère que les émissions survenues au cours de deux anciens « maxima thermiques » sont suffisamment similaires au changement climatique anthropique actuel pour aider les scientifiques à prévoir ses conséquences.

L’équipe de recherche a analysé des fossiles microscopiques, récupérés dans des carottes de forage prélevées sur un plateau sous-marin du Pacifique, pour caractériser la chimie de la surface de l’océan à l’époque où les créatures à coquille étaient vivantes. À l’aide d’un modèle statistique sophistiqué, ils ont reconstitué les températures de surface de la mer et le CO atmosphérique.₂ niveaux sur une période de 6 millions d’années qui a couvert deux hyperthermies, le maximum thermique du Paléocène-Éocène, ou PETM, il y a 56 millions d’années et le maximum thermique de l’Éocène 2, ETM-2, il y a 54 millions d’années.

Les résultats indiquent que les niveaux atmosphériques de CO₂ Les températures mondiales ont augmenté, tout comme celles de l’hiver.

« Notre planète et notre atmosphère sont influencées par le CO de multiples façons.₂ ajouts, mais dans chaque cas, quelle que soit la source de CO₂« Nous observons des impacts similaires sur le système climatique », a déclaré le co-auteur Gabriel Bowen, professeur de géologie et de géophysique à l’Université de l’Utah.

« Nous nous intéressons à la sensibilité du système climatique à ces changements de CO₂. Et ce que nous voyons dans cette étude, c’est qu’il y a une certaine variation, peut-être une sensibilité un peu plus faible, un réchauffement plus faible associé à une quantité donnée de CO₂ « Nous ne pouvons pas nous empêcher de voir les changements à très long terme. Mais globalement, nous observons une gamme commune de sensibilités climatiques », a déclaré Bowen.

Aujourd’hui, les activités humaines liées aux combustibles fossiles libèrent du carbone 4 à 10 fois plus rapidement que lors de ces anciens événements hyperthermiques. Cependant, la quantité totale de carbone libérée lors de ces événements anciens est similaire à la fourchette projetée pour les émissions humaines, ce qui donne potentiellement aux chercheurs un aperçu de ce qui pourrait nous attendre, ainsi qu’aux générations futures.

Les scientifiques doivent d’abord déterminer ce qui est arrivé au climat et aux océans lors de ces épisodes de réchauffement planétaire il y a plus de 50 millions d’années.

« Ces événements pourraient représenter un scénario du pire ou du moyen terme », a déclaré Harper. « Nous pouvons les étudier pour déterminer quel est le changement environnemental qui se produit en raison de cette libération de carbone. »

La Terre était très chaude pendant le PETM. Aucune calotte glaciaire ne recouvrait les pôles et les températures des océans avoisinaient les 32 °C.

Pour déterminer le CO océanique₂ Pour atteindre ces niveaux, les chercheurs se sont tournés vers des restes fossilisés de foraminifères, un organisme unicellulaire à coquille apparenté au plancton. L’équipe de recherche a basé son étude sur des carottes précédemment extraites par le Programme international de découverte des océans à deux endroits du Pacifique.

Les coquilles des foraminifères accumulent de petites quantités de bore, dont les isotopes sont un indicateur indirect du CO₂ concentrations dans l’océan au moment où les coquilles se sont formées, selon Harper.

« Nous avons mesuré la chimie du bore des coquilles et nous sommes en mesure de traduire ces valeurs à l’aide d’observations modernes pour les conditions passées de l’eau de mer. Nous pouvons obtenir des données sur le CO2 de l’eau de mer.₂ et traduire cela en CO atmosphérique₂“, a déclaré Harper. “L’objectif de l’intervalle d’étude cible était d’établir un nouveau CO₂ et les enregistrements de température pour le PETM et l’ETM-2, qui représentent deux des meilleurs analogues en termes de changement moderne, et fournissent également une évaluation de fond à plus long terme du système climatique pour mieux contextualiser ces événements. »

Les carottes étudiées par Harper ont été extraites de la dorsale Shatsky, dans le Pacifique Nord subtropical, un endroit idéal pour récupérer des sédiments du fond océanique qui reflètent les conditions du passé ancien.

Les coquilles carbonatées se dissolvent lorsqu’elles se déposent dans les profondeurs de l’océan. Les scientifiques doivent donc se tourner vers des plateaux sous-marins comme la crête de Shatsky, où les profondeurs d’eau sont relativement faibles. Alors que leurs habitants vivaient il y a des millions d’années, les coquilles de foraminifères enregistrent les conditions de surface de la mer.

« Ensuite, ils meurent et coulent au fond de la mer, et ils sont déposés à environ deux kilomètres de profondeur », a déclaré Harper. « Nous sommes en mesure de récupérer la séquence complète des fossiles morts. À ces endroits au milieu de l’océan, il n’y a pas vraiment beaucoup de sédiments provenant des continents, donc ce sont principalement ces fossiles et c’est tout. Cela constitue une très bonne archive pour ce que nous voulons faire. »