Les paléoclimats : Être climato-réaliste est une vraie mission (épisode 2)

JacquesHenry

À la suite de l’engouement planétaire pour l’évolution du climat des scientifiques sérieux ont appliqué les techniques les plus modernes et sensibles d’analyse isotopique dans les roches pour tenter de reconstituer l’évolution du climat passé.

Ces analyses isotopiques concernent pour le CO2 atmosphérique la variation du rapport existant entre les deux isotopes stables du carbone les carbone-12 et carbone-13. Selon la teneur des roches sédimentaires en ces deux isotopes, à l’exclusion des roches métamorphiques, granitiques et volcaniques, il est possible de reconstituer la teneur atmosphérique en CO2 avec une incertitude variable qui s’accroît au fur et à mesure qu’on remonte dans le temps.

En utilisant le même type d’approche, cette fois en s’intéressant aux isotopes de l’oxygène, il est possible de se faire une idée de la température de l’atmosphère en ces temps reculés. En effet l’oxygène de la molécule d’eau peut être soit de l’oxygène-16, le plus abondant, soit de l’oxygène-18.

L’écart de poids entre une molécule d’eau contenant un oxygène-16 et une molécule d’eau contenant un oxygène-18 est de 11 %. Il faut donc plus d’énergie thermique pour évaporer la molécule plus lourde, c’est-à-dire celle contenant de l’oxygène-18. Résultat des analyses de teneur en oxygènes 16 et 18 dans les roches sédimentaires : on peut reconstruire l’évolution des températures sur la Terre.

Enfin le dosage très précis de divers isotopes radioactifs (ou non) apparus avec le rayonnement cosmiques permet de se faire une idée de l’activité solaire. Plus l’activité magnétique solaire est élevée plus le rayonnement cosmique est dévié de « la banlieue » de la Terre et ainsi la spallation cosmique, c’est-à-dire l’apparition de ces isotopes ayant capturé un neutron énergétique d’origine cosmique ou résultant d’un évènement collisionnel provoqué par une particule cosmique de haute énergie avec un atome d’oxygène ou d’azote, augmente quand l’activité solaire est faible et inversement diminue quand cette activité solaire est élevée.

C’est un exercice compliqué car toutes sortes d’évènements ont pu émailler l’histoire de la Terre au cours des quelques 600 millions d’années passées, comme par exemple des éruptions volcaniques massives telles que les traps du Deccan quand le sous-continent indien se trouvait encore au milieu de l’océan, la collision des plaques tectoniques, ou encore la chute de gros cailloux célestes comme celui qui anéantit les dinosaures. Néanmoins, ne reculant jamais dans leur curiosité les spécialistes de la paléoclimatologie, une discipline à part qui fait surtout appel à des connaissances très étendues en géologie et en physique, sont arrivé à cette illustration synthétique intéressante à plus d’un point :

D’abord l’évolution de la température moyenne globale sur la Terre n’a jamais dépassé 25 degrés.

J’avoue ne pas avoir trop cherché une explication à cette première observation mais on peut supposer que quand cette température est atteinte la fuite d’énergie thermique sous forme de rayonnement infra-rouge vers l’espace s’accélère et qu’au delà de cette température cette fuite est tellement intense que la température moyenne de la Terre ne peut plus augmenter.

Il existe cependant deux petits « pics » de température dépassant cette température limite, l’une vers 250 millions d’années et l’autre au début du Cénozoïque, vers 60 millions d’années :

Le premier pic correspond à l’extinction massive dite du Permien-Trias. Elle coïncide avec des éruptions volcaniques massives qui eurent lieu dans ce qui est aujourd’hui la Sibérie ayant eu pour résultat les traps de Sibérie.

L’autre petit pic correspond à la chute d’un météore riche en iridium qui anéantit, outre les dinosaures, près de 95 % de la faune et de la flore, c’était l’extinction Crétacé-Paléogène. Certains géologues considèrent qu’il n’y a pas eu un unique impact dans l’actuel Golfe du Mexique mais une série de météorites qui ont atteint la Terre pendant près de cinq millions d’années.

Le « dépassement » de la limite de température de 25 degrés reste à expliquer. Il semblerait qu’une forte activité volcanique ait pu contribuer à ce réchauffement anormal. Enfin il faut aussi noter que dans cette représentation graphique il existe une incertitude dans la datation des roches, incertitude qui augmente au fur et à mesure que l’on remonte dans le temps. Cette incertitude était de l’ordre de 5 millions d’années (en plus ou en moins) lors de l’extinction Crétacé-Paléogène.

Pour l’évolution des teneurs en CO2 atmosphérique l’incertitude est très grande. Elle est figurée en grisé dans l’illustration.

La grande explosion de vie, surtout marine, du Cambrien a provoqué une chute de la teneur en CO2 atmosphérique. L’apparition de la plupart des phylums animaux et végétaux datent de cette période reculée.

Elle a été le résultat de l’apparition initiale de la photosynthèse chez les cyanobactéries, un processus lent qui demanda des centaines de millions d’années, photosynthèse source de toute vie sur la Terre avec un enrichissement de la teneur en oxygène de l’atmosphère qui a son tour a favorisé la complexification animale tant marine que terrestre. Tout cela se passait il y à 540 millions d’années.

Les rares représentants actuels de cette explosion de vie sont les stromatolites qui sont une association de bactéries et de cyanobactéries (illustration, en Australie).

À la fin du carbonifère la teneur en CO2 atmosphérique était sensiblement identique à celle d’aujourd’hui. En effet tout ce qui restait de CO2 avait été piégé sous forme de houille. L’augmentation de la teneur en CO2 au cours du Mésozoïque est attribuée en partie à l’activité volcanique mais les hypothèses avancées sont encore conflictuelles.

Depuis 50 millions d’années la température moyenne sur la Terre n’a cessé de diminuer, entrainant une diminution de la teneur en CO2 par piégeage dans les océans par le phytoplancton aussi appelé ordre des dinoflagellés dont le squelette est la calcite qui forme les diatomées ou algues microscopiques (illustration).

Il y a au nord de l’île de Fuerteventura dans l’archipel des Canaries des dunes de sable très fin et très léger d’une blancheur étonnante. Il ne s’agit pas de sable constitué d’oxydes de silicium mais de diatomées qui se sont accumulées là pendant des millions d’années poussées par les alizés et déposés sur le rivage.

Enfin ce qui paraît évident dans cette représentation est qu’il n’y a pas de corrélation entre température et CO2 :

Les évolutions semblent totalement indépendantes. Un enfant de première année d’école primaire pourrait l’affirmer et affirmer aussi que le climat terrestre a toujours évolué dans le passé.

Pourquoi alors ce CO2, surtout celui généré par l’activité humaine, serait-il particulièrement mauvais pour le climat ?

Comme ça, d’un coup de baguette magique ?

On est vraiment en droit de se poser quelques questions !