Les scientifiques forant profondément dans les roches anciennes du désert de l'Arizona disent avoir documenté un changement progressif de l'orbite de la Terre qui se répète régulièrement tous les 405, 000 ans, jouant un rôle dans les variations naturelles du climat. Les astrophysiciens ont longtemps émis l'hypothèse que le cycle existe sur la base de calculs de mécanique céleste, mais les auteurs de la nouvelle recherche ont trouvé la première preuve physique vérifiable. Ils ont montré que le cycle est stable depuis des centaines de millions d'années, d'avant l'avènement des dinosaures, et est toujours actif aujourd'hui. La recherche peut avoir des implications non seulement pour les études climatiques, mais notre compréhension de l'évolution de la vie sur Terre, et l'évolution du système solaire. Il paraît cette semaine dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

Depuis des décennies, les scientifiques postulent que l'orbite de la Terre autour du soleil passe de presque circulaire à environ 5% elliptique, et retour tous les 405, 000 ans. On pense que le changement résulte d'une interaction complexe avec les influences gravitationnelles de Vénus et Jupiter, avec d'autres corps du système solaire alors qu'ils tourbillonnent tous autour du Soleil comme un ensemble de cerceaux giratoires, parfois plus proches les uns des autres, parfois plus loin. Les astrophysiciens pensent que le calcul mathématique du cycle est fiable depuis environ 50 millions d'années, mais après ça, le problème devient trop complexe, parce que trop de mouvements de décalage sont en jeu.

"Il y en a d'autres, plus court, cycles orbitaux, mais quand tu regardes dans le passé, il est très difficile de savoir à quel moment on a affaire, car ils changent avec le temps, " a déclaré l'auteur principal Dennis Kent, un expert en paléomagnétisme à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia et à l'Université Rutgers. "La beauté de celui-ci est qu'il est seul. Il ne change pas. Tous les autres bougent dessus."

La nouvelle preuve se trouve dans 1, Des carottes de roche de 500 pieds de long que Kent et ses coauteurs ont forées à partir d'une butte dans le parc national de la forêt pétrifiée de l'Arizona en 2013, plus des carottes profondes antérieures de la banlieue de New York et du New Jersey. Les roches de l'Arizona dans l'étude se sont formées à la fin du Trias, entre 209 millions et 215 millions d'années, lorsque la région était couverte de rivières sinueuses qui déposaient des sédiments. Vers cette heure-ci, les premiers dinosaures ont commencé à évoluer.

Les scientifiques ont déterminé l'âge des roches de l'Arizona en analysant des couches de cendres volcaniques intercalées contenant des radio-isotopes qui se désintègrent à un rythme prévisible. Dans les sédiments, ils ont également détecté des inversions répétées de la polarité du champ magnétique de la planète. L'équipe a ensuite comparé ces résultats aux carottes de New York-New Jersey, qui ont pénétré d'anciens lits de lacs et des sols qui contiennent des signes parfaitement préservés d'une alternance de périodes humides et sèches pendant ce que l'on croyait être la même période.

Kent et Olsen ont longtemps soutenu que les changements climatiques affichés dans les roches de New York-New Jersey étaient contrôlés par le 405, Cycle de 000 ans. Cependant, il n'y a pas de couches de cendres volcaniques là-bas pour fournir des dates précises. Mais ces noyaux contiennent des inversions de polarité similaires à celles observées en Arizona. En combinant les deux ensembles de données, l'équipe a montré que les deux sites se développaient en même temps, et que la 405, L'intervalle de 000 ans exerce en effet une sorte de contrôle maître sur les variations climatiques. Le paléontologue Paul Olsen, un co-auteur de l'étude, dit que le cycle ne change pas directement le climat; il intensifie ou atténue plutôt les effets des cycles à plus court terme, qui agissent plus directement.

Les mouvements planétaires qui stimulent les fluctuations climatiques sont connus sous le nom de cycles de Milankovitch, du nom du mathématicien serbe qui les a élaborés dans les années 1920. Réduit aux termes les plus simples, ils se composent d'un 100, Cycle de 000 ans dans l'excentricité de l'orbite terrestre, semblable au gros 405, oscillation de 000 ans ; un 41, Cycle de 000 ans de l'inclinaison de l'axe de la Terre par rapport à son orbite autour du Soleil ; et un 21, Cycle de 000 ans causé par une oscillation de l'axe de la planète. Ensemble, ces changements modifient les proportions d'énergie solaire atteignant l'hémisphère nord, où se trouve la plupart des terres de la planète, durant les différentes périodes de l'année. Cela influence à son tour le climat.

Dans les années 1970, les scientifiques ont montré que les cycles de Milankovitch ont entraîné un réchauffement et un refroidissement répétés de la planète, et donc la croissance et la décroissance des périodes glaciaires au cours des derniers millions d'années. Mais ils se disputent toujours sur les incohérences dans les données sur cette période, et les relations des cycles avec les niveaux croissants et décroissants de dioxyde de carbone, l'autre contrôle climatique principal apparent. Comprendre comment tout cela fonctionnait dans un passé plus lointain est encore plus difficile. Pour un, les fréquences des cycles plus courts ont presque certainement changé au fil du temps, mais personne ne peut dire exactement de combien. Pour un autre, les cycles se déroulent tous constamment les uns contre les autres. Parfois certains sont déphasés avec d'autres, et ils ont tendance à s'annuler l'un l'autre; chez d'autres, plusieurs peuvent s'aligner les uns avec les autres pour initier soudainement, changements drastiques. Le calcul de la façon dont ils pourraient tous s'emboîter devient plus difficile à mesure que vous remontez.

Kent et Olsen disent que tous les 405, 000 ans, lorsque l'excentricité orbitale est à son maximum, les différences saisonnières causées par des cycles plus courts deviendront plus intenses; les étés sont plus chauds et les hivers plus froids; temps de séchage plus sec, temps humide plus humide. Le contraire sera vrai 202, 500 ans plus tard, lorsque l'orbite est au plus circulaire. A la fin du Trias, pour des raisons mal comprises, la Terre était beaucoup plus chaude qu'elle ne l'est maintenant à travers de nombreux cycles, et il y avait peu ou pas de glaciation. Puis, la 405, Le cycle de 000 ans s'est manifesté en périodes humides et sèches fortement alternées. Les précipitations ont culminé lorsque l'orbite était à son plus excentrique, produisant des lacs profonds qui ont laissé des couches de schiste noir dans l'est de l'Amérique du Nord. Lorsque l'orbite était la plus circulaire, les choses se sont taries, laissant des couches de sol plus légères exposées à l'air.

Jupiter et Vénus exercent des influences si fortes en raison de leur taille et de leur proximité. Vénus est la planète la plus proche de nous, la plus éloignée, seulement environ 162 millions de miles - et à peu près similaire en masse. Jupiter est beaucoup plus loin, mais est la plus grande planète du système solaire, 2,5 fois plus grand que tous les autres combinés.

Linda Hinnov, professeur à l'Université George Mason qui étudie le passé profond, a déclaré que la nouvelle étude appuie les études précédentes d'autres qui prétendent avoir observé des signes du 405, Cycle de 000 ans encore plus loin, avant il y a 250 millions d'années. Entre autres, elle a dit, cela "pourrait conduire à de nouvelles connaissances sur l'évolution précoce des dinosaures". Elle a qualifié ces découvertes de "nouvelle contribution significative à la géologie, et à l'astronomie."

Kent et Olsen disent qu'en raison de tous les facteurs concurrents à l'œuvre, il y a encore beaucoup à apprendre. "C'est vraiment compliqué, " a déclaré Olsen. " Nous utilisons essentiellement les mêmes types de mathématiques pour envoyer des vaisseaux spatiaux sur Mars, et bien sur, ça marche. Mais une fois que vous commencez à étendre les mouvements interplanétaires dans le temps et que vous liez cela à la cause et à l'effet du climat, on ne peut pas prétendre comprendre comment tout cela fonctionne." Le rythme métronomique de la 405, Le cycle de 000 ans pourrait éventuellement aider les chercheurs à démêler une partie de cela, il a dit.

Si vous vous demandiez, la Terre est actuellement dans la partie presque circulaire du 405, période de 000 ans. Qu'est-ce que cela signifie pour nous? "Probablement pas quelque chose de très perceptible, " dit Kent. " C'est assez loin sur la liste de tant d'autres choses qui peuvent affecter le climat à des échelles de temps qui comptent pour nous. " Kent souligne que selon la théorie de Milankovitch, nous devrions être au sommet d'un 20, Tendance au réchauffement de plusieurs milliers d'années qui a mis fin à la dernière période glaciaire ; la Terre peut éventuellement recommencer à se refroidir sur des milliers d'années, et peut-être se diriger vers une autre glaciation. "Cela pourrait arriver. Je suppose que nous pourrions attendre et voir, " dit Kent. " D'un autre côté, tout le CO2 que nous déversons dans l'air en ce moment est la grosse enchilada évidente. Cela a un effet que nous pouvons mesurer dès maintenant. Le cycle planétaire est un peu plus subtil."