Toute personne concernée par l'idée que les gens pourraient essayer de lutter contre le réchauffement climatique en injectant des tonnes d'aérosols de sulfate dans l'atmosphère terrestre peut vouloir lire un article dans le 1er mai. Numéro 2017 de la revue Géologie .

Dedans, un scientifique de l'Université de Washington à St. Louis et ses collègues décrivent ce qui s'est passé lorsque des impulsions de dioxyde de carbone atmosphérique et d'aérosols de sulfate se sont mélangées à la fin de la période géologique de l'Ordovicien il y a plus de 440 millions d'années.

La contrepartie du tumulte dans les cieux était la mort dans les mers. À une époque où la majeure partie de la planète au nord des tropiques était recouverte d'un océan et où les organismes multicellulaires les plus complexes vivaient dans la mer, 85 pour cent des espèces animales marines ont disparu à jamais. La fin de l'extinction ordovicienne, comme cet événement a été appelé, a été l'une des cinq plus grandes extinctions de masse de l'histoire de la Terre.

Bien que les gaz aient été injectés dans l'atmosphère par un volcanisme massif plutôt que par une combustion prodigieuse de combustibles fossiles et dans des circonstances qui ne se reproduiront jamais exactement, ils fournissent une histoire de cas qui révèle l'instabilité potentielle de la dynamique climatique à l'échelle planétaire.

Il est notoirement difficile de déterminer ce qui a causé la fin de l'extinction de l'Ordovicien ou l'une des autres extinctions de masse de l'histoire de la Terre, dit David Fike, professeur agrégé de sciences de la terre et des planètes en Arts &Sciences et co-auteur de l'article.

Parce que les anciennes atmosphères et océans ont depuis longtemps été altérés au point de devenir méconnaissables, les scientifiques doivent travailler à partir de mandataires, telles que les variations des isotopes de l'oxygène dans les roches anciennes, pour en savoir plus sur les climats du passé. Le problème avec la plupart des proxys, dit Fike, qui se spécialise dans l'interprétation des signatures chimiques de l'activité biologique et géologique dans l'enregistrement rocheux, est que la plupart des éléments de la roche participent à tant de réactions chimiques qu'un signal peut souvent être interprété de plusieurs manières.

Mais une équipe dirigée par David Jones, un scientifique de la Terre au Amherst College, a pu contourner ce problème en mesurant l'abondance du mercure. Aujourd'hui, les principales sources de mercure sont les centrales électriques au charbon et d'autres activités anthropiques; à l'Ordovicien, cependant, la source principale était le volcanisme.

Le volcanisme coïncide avec des extinctions massives avec une fréquence suspecte, dit Fike. Il ne parle pas d'un volcan isolé mais plutôt d'éruptions massives qui ont couvert des milliers de kilomètres carrés d'épaisses coulées de lave, créant de grandes provinces ignées (LIP). L'exemple américain le plus célèbre de PLI est la province de Columbia River Basalt, qui couvre la majeure partie du sud-est de l'État de Washington et s'étend jusqu'au Pacifique et à l'Oregon.

Les volcans sont des forceurs climatiques plausibles, ou agents de changement, car ils libèrent à la fois du dioxyde de carbone qui peut produire un réchauffement à long terme à effet de serre et du dioxyde de soufre qui peut provoquer un refroidissement réfléchissant à court terme. En outre, l'altération de vastes plaines de roches nouvellement exposées peut attirer le dioxyde de carbone atmosphérique et l'enfouir sous forme de minéraux calcaires dans les océans, provoquant également un refroidissement.

Lorsque Jones a analysé des échantillons de roche d'âge ordovicien du sud de la Chine et de la chaîne Monitor au Nevada, il a trouvé des concentrations anormalement élevées de mercure. Certains échantillons contenaient 500 fois plus de mercure que la concentration de fond. Le mercure arriva en trois impulsions, avant et pendant l'extinction de masse.

Mais que s'est-il passé? Cela a dû être une séquence d'événements inhabituelle car l'extinction (atypiquement) a coïncidé avec la glaciation et s'est également produite en deux impulsions.

Alors que les scientifiques commençaient à reconstituer l'histoire, ils ont commencé à se demander si la première vague d'éruptions n'avait pas poussé le climat de la Terre dans un état particulièrement vulnérable, le préparant à une catastrophe climatique déclenchée par des éruptions ultérieures.

La première vague d'éruptions a déposé un PLI dont l'altération a ensuite entraîné le dioxyde de carbone atmosphérique. Le climat s'est refroidi et des glaciers se sont formés sur le supercontinent du Gondwana, qui se situait alors dans l'hémisphère sud.

Le refroidissement aurait pu abaisser la tropopause, la limite entre deux couches de l'atmosphère avec des gradients de température différents. La deuxième vague d'éruptions volcaniques a alors injecté des quantités prodigieuses de dioxyde de soufre au-dessus de la tropopause, augmentant brutalement l'albédo de la Terre, ou la quantité de lumière solaire réfléchie.

Cela a conduit à la première et la plus grande impulsion d'extinctions. Au fur et à mesure que les calottes glaciaires grandissaient, le niveau de la mer a baissé et les mers sont devenues plus froides, causant la mort de nombreuses espèces.

Au cours de la deuxième vague de volcanisme, le réchauffement de l'effet de serre dû au dioxyde de carbone a dépassé le refroidissement causé par le dioxyde de soufre et le climat s'est réchauffé, la glace fond et le niveau de la mer monte. De nombreux survivants de la première vague d'extinctions sont morts dans l'inondation de l'habitat qui s'en est suivie avec des températures plus chaudes, eaux pauvres en oxygène.

L'emporter à la maison, dit Fike, est que les différents facteurs qui affectent le climat de la Terre peuvent interagir de manière imprévue et il est possible que des événements qui pourraient ne pas sembler extrêmes en eux-mêmes puissent mettre le système climatique dans un état précaire où des perturbations supplémentaires ont des conséquences catastrophiques.

"C'est quelque chose à garder à l'esprit lorsque nous envisageons des projets de géo-ingénierie pour atténuer le réchauffement climatique, " dit Fike, qui enseigne un cours où les étudiants examinent de tels schémas et évaluent ensuite leur volonté de les déployer.