Début août 2017, une équipe de scientifiques de l'Université de São Paulo (USP), l'Université de Campinas (UNICAMP) au Brésil et l'Institut français de recherche pour le développement (IRD) ont commencé à forer des forages et à analyser les sédiments extraits du cratère Colônia, une dépression située dans les jupes sud de la ville de São Paulo, d'un diamètre de 3,6 km, des profondeurs allant jusqu'à 450 m et une superficie de 10,2 km ² . Leur objectif était de reconstruire le dernier million d'années de la biosphère et du biome de la forêt tropicale atlantique dans cette région.

« L'accumulation de sédiments était possible tout au long du Quaternaire [les 2,6 derniers millions d'années] en raison de la forme de la cuvette. Les 50 m de sédiments que nous échantillonnons contiendront des enregistrements des 800 derniers, 000 à 1 million d'années, " a déclaré André Oliveira Sawakuchi. Sawakuchi est membre de l'équipe du projet et dirige le laboratoire de spectrométrie gamma et de luminescence de l'institut de géosciences de l'USP.

L'équipement du laboratoire a été acheté avec le soutien de la São Paulo Research Foundation (FAPESP), et ce laboratoire est l'une des installations où les matériaux seront analysés. "L'analyse sera faite dans les laboratoires de l'USP et dans des pays comme la Suisse, La France, les États-Unis et l'Allemagne, " dit Marie-Pierre Ledru, chercheur à l'IRD, qui partage la coordination du projet avec Sawakuchi.

Les chercheurs analysent les noyaux pour tous les microbes, pollen, isotopes, gaz à effet de serre et algues, ainsi que pour d'autres éléments piégés dans les sédiments. Tout cela est la preuve des variations dans les quantités de lumière solaire reçues par la planète qui ont causé les nombreux cycles glaciaires-interglaciaires de l'histoire de la planète et les impacts des périodes humides et sèches sur la forêt tropicale atlantique.

« Les questions auxquelles nous essayons de répondre portent sur ces cycles naturels qui font partie du climat de la Terre. Au cours des 800 derniers, 000 ans, il y a eu des glaciations environ toutes les 100, 000 ans. Notre projet de recherche comporte plusieurs fronts, et nous obtiendrons une analyse large de cette période, " a déclaré Patricia Roeser, un autre membre de l'équipe du projet et chercheur au Centre européen de recherche et d'enseignement en géosciences environnementales (CEREGE) en France.

Les échantillons de sédiments collectés dans le cratère Colônia sont très riches en informations sur ce qui s'est passé dans la région et sur la manière dont le biome de la forêt tropicale atlantique a réagi au changement climatique. En analysant les composés organiques et les isotopes (formes d'éléments chimiques) dans le sédiment, les chercheurs peuvent déterminer beaucoup de choses sur le type de couverture végétale et même sur la composition des pluies tombées il y a des milliers d'années.

"Les plantes absorbent les isotopes de l'hydrogène des précipitations, ainsi les vestiges de plantes piégées dans les sédiments représentent une sorte d'archive climatique, " a déclaré Sawakuchi. Une autre source d'information sur le passé de la forêt tropicale atlantique est le pollen trouvé dans les carottes de sédiments, à partir de laquelle les scientifiques peuvent tirer des conclusions sur la diversité de la flore.

L'analyse des gaz piégés dans les pores du sédiment permet d'étudier les communautés microbiennes du sous-sol, qui produisent des gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et le méthane.

« Des recherches de ce genre ont été faites pour les forêts tempérées, mais très peu de régions tropicales ont été étudiées de cette manière, " dit Ledru. " Les informations obtenues concernent non seulement la forêt elle-même mais aussi la quantité de précipitations et les périodes de sécheresse et de pluie plus intenses. "

Le projet se déroule en trois étapes. Le premier est le forage et la collecte d'échantillons de carottes. Le second est l'analyse des gaz à effet de serre et de la microbiologie. « Le site de forage est à 100 m de notre mini-laboratoire. Le matériel arrive au mini-labo, où les échantillons sont divisés en sous-échantillons plus petits. Nous devons le faire rapidement pour éviter la contamination. Les échantillons sont ensuite expédiés à des chercheurs dans plusieurs pays, " dit Roeser, qui est responsable de l'analyse in situ.

Cette troisième étape consiste en l'analyse des restes tels que les isotopes, le pollen et les algues par des experts de centres de recherche dans plusieurs pays différents. "Après ça, les carottes seront renvoyées au Brésil pour être stockées dans les archives de l'USP, ", a déclaré Ledru. "C'est un projet interdisciplinaire avec 17 chercheurs qui se spécialisent dans différents domaines."

Le projet de recherche, appelé Tropicol, n'est pas le premier à étudier la végétation du cratère Colônia. La zone est étudiée depuis les années 1960, mais l'accent initial était sur la façon dont le cratère s'est formé, probablement par une météorite. Les études portant sur le climat et la végétation ont commencé dans les années 1980.

"Il n'y a pas beaucoup de recherches de ce genre dans le monde, " a déclaré Roeser. " Forage continental en profondeur pour étudier l'activité microbienne, contrairement aux relevés océaniques, a commencé il y a moins de dix ans. Les premiers résultats ont montré un lien entre les cycles glaciaires-interglaciaires et les types de communautés microbiennes. Nous sommes curieux de voir les résultats des analyses, ce qui montrera si c'est aussi le cas pour le cratère Colônia."

Forage en 2014, dans le cadre du Projet Thématique "Dimensions US-BIOTA São Paulo", produit des carottes de 14 m de sédiments, enregistrer les 250 derniers, 000 ans. Dans ce cas, les scientifiques ont découvert qu'il y avait un lac dans le cratère pendant une longue période. Ils ont estimé que le passage d'un lac à un marais s'est produit à environ 120, il y a 000 ans.

"Nous savons que le sédiment est riche en pollen et en matière organique, tout cela est un bon matériau pour étudier l'évolution de la forêt tropicale atlantique, " a déclaré Sawakuchi. " Un autre fait intéressant est qu'à des profondeurs inférieures à 11 m, nous trouvons des couches de sédiments de fond de lac. La majeure partie du remplissage sédimentaire du cratère est de ce type, ce qui signifie que le cratère était un lac pendant une grande partie de sa vie."

Le cratère est également connu pour avoir une épaisseur maximale de 450 m de sédiments accumulés. "Le futur objectif est de forer pour prélever des carottes sur ces 450 m, " a déclaré Ledru. " Il sera alors possible d'échantillonner la roche du sous-sol au fond du cratère afin de définir s'il a vraiment été causé par un impact de météorite. Les images satellites du cratère ne laissent aucun doute, mais cette étude apportera la confirmation du rocher, " dit Ledru.

Elle a ajouté que le matériel qui a été collecté dans le cratère peut être utilisé dans de nouvelles études concernant le changement climatique et la forêt tropicale atlantique.

"Pour les recherches futures, nous sommes intéressés à étudier comment les changements dans l'énergie solaire affectent la biodiversité, créant des processus d'extinction et d'émergence d'espèces. Ces processus sont encore mal connus. Nous n'avons pas de réponses sur les processus naturels d'extinction, et nous vivons actuellement une extinction massive causée en grande partie par les humains, " dit Ledru.

La planète traverse une nouvelle phase du cycle solaire, où l'activité du Soleil devient plus intense à des intervalles d'environ 11 ans, pendant ce temps-là, les gaz à effet de serre sont à des niveaux élevés. « Il sera important de déterminer les effets de ces variations d'énergie solaire sur la sous-couche de la forêt tropicale, " a déclaré Ledru. " Nous pouvons alors savoir comment les variations d'énergie peuvent avoir un impact sur les futures extinctions et émergences d'espèces, faire un lien entre le passé et l'ère actuelle dans laquelle l'activité humaine crée quelque chose de complètement nouveau sur Terre. Ce n'est encore qu'une nouvelle possibilité de recherche. Etudes des climats, les paléoclimats et la paléobiologie ont besoin de plusieurs indicateurs, tels que ceux capturés dans le cratère Colônia."