Il ressemblait sur de nombreux points au dérèglement climatique que l'on vit actuellement : 125.000 ans auparavant, la planète s'est réchauffée brutalement. De nombreuses boucles de rétroaction y ont fortement contribué, dont une en particulier : la libération du méthane enfoui sous le plancher océanique. Un scénario qui pourraient se reproduire avec le réchauffement climatique actuel, redoutent les scientifiques.

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La planète se réchauffe, on le sait. Mais ce n'est pas la première fois qu'un épisode de réchauffement se produit, bien que celui que l'on vit actuellement soit particulièrement accéléré par les activités humaines. Et les différents épisodes de réchauffement vécus par la planète laissent des traces, notamment géologiques. En les étudiant, il est possible de retrouver les événements qui se sont déroulés il y a des milliers, voire des millions d'années auparavant. Et c'est ce qu'a fait une équipe de paléoclimatologues, dans une étude publiée dans la revue PNAS. Ils ont plus précisément ciblé « une séquence de sédimentssédiments de l'Atlantique équatorial oriental en utilisant un large éventail de proxiesproxies environnementaux (indicateurs biologiques, géochimiques ou sédimentaires qui permettent de quantifier empiriquement les paramètres climatiques et environnementaux utilisés pour les reconstitutions climatiques, ndlr) à haute résolutionrésolution chronologique », décrivent-ils.

La circulation de l'océan Atlantique a été modifiée, les eaux intermédiaires réchauffées

Grâce à la carotte sédimentaire collectée dans le golfe de Guinée, l'équipe a pu se pencher sur l'épisode chaud durant l'Éémien, entre 128.00 ans et 125.000 ans auparavant. Les océans étaient alors entre 1 °C et 1,5 °C plus chauds qu'actuellement. Mais les chercheurs ont aussi constaté un pic particulièrement chaud et de courte duréedurée dans les eaux intermédiaires. Un fait qu'ils expliquent par une fontefonte d'eau douceeau douce en provenance du Groenland. Une petite partie de la calotte glaciairecalotte glaciaire du Groenland. « Remarquablement, une calotte glaciaire du Groenland considérablement réduite était capable de produire suffisamment d'eau de fonte pour perturber la circulation de l'océan Atlantique axée sur la densité, a déclaré dans un communiqué Syee Weldeab, premier auteur de l'étude. Cela a contribué de manière significative au réchauffement important des eaux intermédiaires que nous avons reconstruites. »

Le Gulf Stream remonte du golfe du Mexique pour apporter des courants chauds à l’Europe. © Jochem Marotzke, <em>Nature</em>, 2012
Le Gulf Stream remonte du golfe du Mexique pour apporter des courants chauds à l’Europe. © Jochem Marotzke, Nature, 2012

En temps normal, ce sont les variations de densité qui créent les courants qui alimentent la circulation Atlantique que l'on appelle AMOC (circulation méridienne de retournement atlantique). L'eau plus chaude et salée se déplace vers le nord depuis les tropiques où l'eau est plus froide. Une fois refroidie et donc plus dense lorsqu'elle est arrivée à destination, elle plonge dans les profondeurs puis redescend vers les tropiques. Mais une fonte importante d'eau douce, moins dense que l'eau salée, suffit pour perturber toute cette circulation. « Ce qui se passe lorsque vous mettez une grande quantité d'eau douce dans l'Atlantique Nord, c'est que cela perturbe la circulation océanique et réduit l'advection d'eau froide dans la profondeur intermédiaire de l'Atlantique tropical, et par conséquent réchauffe les eaux à cette profondeur », a ajouté S. Weldeab.

Un réchauffement qui a libéré les hydrates de méthane

Finalement, la perturbation induite par la fonte de la calotte glaciaire du Groenland a contribué à réchauffer majoritairement les eaux à des profondeurs intermédiaires. « Nous montrons un réchauffement de l'eau jusqu'ici non documenté et remarquablement important à des profondeurs intermédiaires, présentant une augmentation de la température de 6,7 °C par rapport à la valeur de fond moyenne », a expliqué S. Weldeab. Et c'est après le réchauffement de ces eaux intermédiaires que s'est déclenchée la boucle de rétroactionrétroaction que les chercheurs ont mise au jour. Pour cela, ils ont réalisé une datation carbonecarbone en calculant le rapport 13C/12C contenu dans les coquilles de plusieurs micro-organismesmicro-organismes qui se trouvaient dans la colonne d'eau.

Des hydrates de méthane. © Wusel007, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0
Des hydrates de méthane. © Wusel007, Wikimedia Commons, CC by-sa 3.0

Ainsi, selon les chercheurs, l'eau réchauffée s'est répandue sur et sous les sédiments marins, qui contenaient notamment des hydrates de méthane, des glaces de gazgaz enfouis peu profondément sous la surface. En réchauffant cette glace de méthane, l'eau a libéré petit à petit le gaz. Or, le méthane est un puissant gaz à effet de serregaz à effet de serre, il a alors contribué à son tour à réchauffer l'atmosphèreatmosphère, et donc à faire fondre encore plus de glace. « Il s'agit de l'un des nombreux processus de rétroaction climatique amplifiés où un réchauffement climatique a provoqué une fonte accélérée de la calotte glaciaire, a déclaré S. Weldeab. L'eau de fonte a affaibli la circulation océanique et, par conséquent, les eaux à une profondeur intermédiaire se sont considérablement réchauffées, entraînant une déstabilisation des hydrates de méthane souterrains peu profonds et la libération de méthane, un puissant gaz à effet de serre. »

Finalement, les chercheurs concluent leur étude sur les similarités entre il y a 125.000 ans et aujourd'hui, bien que le réchauffement actuel soit plus rapide qu'auparavant. La boucle de rétroaction identifiée dans leur étude pourrait bien se produire dans les années à venir, et la libération de méthane inquiète d'ailleurs depuis de nombreuses années. « La perspective paléo est une approche utile pour nous aider à évaluer ce qui pourrait arriver, a conclu S. Weldeab. Il n'est pas nécessaire que cela se passe exactement comme nous l'avons trouvé ; chaque situation est différente, mais cela vous donne une direction vers laquelle chercher. »