Qu'est-ce qui a causé le plus grand événement glaciaire de l'histoire de la Terre, connue sous le nom de « terre boule de neige » ? Les géologues et les climatologues cherchent la réponse depuis des années, mais la cause profonde du phénomène reste insaisissable.

Maintenant, Des chercheurs de l'Université de Harvard ont une nouvelle hypothèse sur la cause de la glaciation qui a recouvert la Terre d'un pôle à l'autre de glace.

La recherche est publiée dans Lettres de recherche géophysique .

Les chercheurs ont identifié le début de ce que l'on appelle l'événement de boule de neige Sturtian il y a environ 717 millions d'années - plus ou moins 100, 000 ans. Vers cette époque, un énorme événement volcanique a dévasté une région de l'Alaska actuel au Groenland.Coïncidence ?

Les professeurs de Harvard Francis Macdonald et Robin Wordsworth ne pensaient pas.

"Nous savons que l'activité volcanique peut avoir un effet majeur sur l'environnement, donc la grande question était, comment ces deux événements sont-ils liés, " dit Macdonald, le professeur agrégé John L. Loeb des sciences naturelles.

En premier, L'équipe de Macdonald pensait que la roche basaltique, qui se décompose en magnésium et en calcium, interagissait avec le CO2 dans l'atmosphère et provoquait un refroidissement. Cependant, si c'était le cas, le refroidissement se serait produit sur des millions d'années et la datation radio-isotopique des roches volcaniques de l'Arctique canadien suggère une coïncidence beaucoup plus précise avec le refroidissement.

Macdonald s'est tourné vers Wordsworth, qui modélise les climats des planètes non terrestres, et a demandé :les aérosols émis par ces volcans auraient-ils rapidement refroidi la Terre ?

La réponse :oui, dans les bonnes conditions.

"Il n'est pas unique d'avoir de grandes provinces volcaniques en éruption, " dit Wordsworth, professeur adjoint de sciences et d'ingénierie de l'environnement à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Science. "Ces types d'éruptions se sont produits maintes et maintes fois au cours des temps géologiques, mais ils ne sont pas toujours associés à des événements de refroidissement. Donc, La question est, qu'est-ce qui a rendu cet événement différent ?"

Etudes géologiques et chimiques de cette région, connue sous le nom de grande province ignée de Franklin, a montré que les roches volcaniques ont éclaté à travers des sédiments riches en soufre, qui aurait été poussé dans l'atmosphère lors de l'éruption sous forme de dioxyde de soufre. Lorsque le dioxyde de soufre pénètre dans les couches supérieures de l'atmosphère, c'est très bon pour bloquer le rayonnement solaire. L'éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991, qui a projeté environ 10 millions de tonnes de soufre dans l'air, réduit les températures mondiales d'environ 1 degré Fahrenheit pendant un an.

Le dioxyde de soufre est plus efficace pour bloquer le rayonnement solaire s'il dépasse la tropopause, la limite séparant la troposphère et la stratosphère. S'il atteint cette hauteur, il est moins susceptible d'être ramené sur terre dans les précipitations ou mélangé à d'autres particules, prolongeant sa présence dans l'atmosphère d'environ une semaine à environ un an. La hauteur de la barrière de tropopause dépend du climat de fond de la planète - plus la planète est froide, plus la tropopause est basse.

"Dans les périodes de l'histoire de la Terre quand il faisait très chaud, le refroidissement volcanique n'aurait pas été très important car la Terre aurait été protégée par cette chaleur, haute tropopause, " a déclaré Wordsworth. " Dans des conditions plus fraîches, La Terre devient particulièrement vulnérable à ce genre de perturbations volcaniques du climat. »

"Ce que nos modèles ont montré, c'est que le contexte et l'arrière-plan comptent vraiment, " a dit Macdonald.

Un autre aspect important est l'endroit où les panaches de dioxyde de soufre atteignent la stratosphère. En raison de la dérive des continents, il y a 717 millions d'années, la grande province ignée de Franklin où ces éruptions ont eu lieu était située près de l'équateur, le point d'entrée de la majeure partie du rayonnement solaire qui maintient la Terre au chaud.

Donc, un gaz efficace réfléchissant la lumière est entré dans l'atmosphère juste au bon endroit et à la bonne hauteur pour provoquer un refroidissement. Mais un autre élément était nécessaire pour former le scénario de tempête parfait. Après tout, l'éruption du Pinatubo avait des qualités similaires mais son effet rafraîchissant n'a duré qu'un an environ.

Les éruptions projetant du soufre dans l'air il y a 717 millions d'années n'étaient pas des explosions ponctuelles de volcans isolés comme le Pinatubo. Les volcans en question s'étendaient sur près de 2, 000 milles à travers le Canada et le Groenland. Au lieu d'éruptions singulièrement explosives, ces volcans peuvent éclater de façon plus continue comme ceux d'Hawaï et d'Islande aujourd'hui. Les chercheurs ont démontré qu'une dizaine d'années d'éruptions continuelles de ce type de volcans auraient pu déverser suffisamment d'aérosols dans l'atmosphère pour déstabiliser rapidement le climat.

« Le refroidissement par les aérosols n'a pas à geler la planète entière ; il suffit de conduire la glace à une latitude critique. Ensuite, la glace fait le reste, " a dit Macdonald.

Plus il y a de glace, plus la lumière du soleil est réfléchie et plus la planète devient froide. Une fois que la glace atteint les latitudes autour de la Californie actuelle, la boucle de rétroaction positive prend le relais et l'effet boule de neige incontrôlable est pratiquement imparable.

"Il est facile de considérer le climat comme cet immense système qui est très difficile à changer et c'est vrai à bien des égards. bien, " a déclaré Wordsworth.

Comprendre comment ces changements dramatiques se produisent pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre comment les extinctions se sont produites, comment les approches de géo-ingénierie proposées peuvent avoir un impact sur le climat et comment les climats changent sur d'autres planètes.

"Cette recherche montre que nous devons sortir d'un paradigme simple d'exoplanètes, en pensant simplement aux conditions d'équilibre stables et aux zones habitables, " a déclaré Wordsworth. "Nous savons que la Terre est un endroit dynamique et actif qui a connu des transitions brusques. Il y a tout lieu de croire que les transitions climatiques rapides de ce type sont la norme sur les planètes, plutôt que l'exception."