Avec ses plages de sable blanc et son beau temps, l'île de la Barbade, à l'extrême sud des Caraïbes, attire les vacanciers. C'est aussi un pôle d'attraction pour les géologues et les climatologues. C'est parce qu'il est composé en grande partie de coraux fossiles qui s'étendent de son rivage jusqu'à l'intérieur vallonné. À l'intérieur de ces dépôts se trouvent des enregistrements extrêmement bien conservés des niveaux de la mer passés - peut-être le baromètre le plus évident des climats passés.

La Barbade s'élève des fonds marins depuis des centaines de milliers d'années, probablement assez régulièrement. À la fois, le niveau de la mer a augmenté et baissé à mesure que le climat s'est réchauffé et refroidi, laissant des empreintes via la formation ou la mort des coraux. Ainsi, l'île incarne une chronologie relativement accessible des fluctuations climatiques passées. Le décodage de leur calendrier exact et de leur ampleur pourrait aider les chercheurs à prévoir jusqu'où les mers monteront pendant notre ère actuelle de changement climatique induit par l'homme.

Récemment, une équipe de l'observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia s'est rendue pour échantillonner les coraux, et leur appliquer de nouvelles techniques d'analyse. "Le monde se réchauffe, et les pôles fondent, " a déclaré Maureen Raymo, chef d'équipe. " La grande question est, dans les décennies et les siècles à venir, le niveau de la mer va-t-il monter d'un pied ? De trois pieds ? De dix pieds ? Pour y penser, nous pouvons attendre. Ou, nous pouvons regarder dans le passé où le climat était un peu plus chaud qu'aujourd'hui. Et nous pouvons demander, Quelle était la hauteur de la mer à cette époque ? »

Les géologues sont intrigués par les coraux fossiles de la Barbade depuis au moins les années 1840. En coupe transversale, l'île ressemble à un escalier, composé de falaises et de terrasses successivement plus élevées au fur et à mesure que l'on se déplace vers l'intérieur des terres. Dans de nombreux endroits, les falaises atteignent des dizaines de pieds, se terminant nettement par un plateau, qui se heurte ensuite à une autre falaise plus loin. Certains scientifiques ont longtemps soutenu que l'île s'était formée d'un seul coup ; mais pour les autres, les formations en marches suggéraient un processus de montée graduelle, avec chaque falaise et terrasse successivement plus hautes formées par l'action des vagues. Dans les années 1960, les isotopes chimiques utilisés pour mesurer l'âge des roches ont montré que ce dernier était le cas.

Dans la plupart des formations géologiques, les roches les plus anciennes se trouvent au fond, les plus jeunes en haut. A la Barbade, c'est l'inverse. Les plus vieux coraux, actuellement estimé à 500, 000 à 700, 000 ans, sont sur les hauteurs, le plus jeune le long du rivage. Juste au large sous les vagues, les récifs coralliens vivants construisent leurs squelettes, et s'élèvera probablement un jour aussi sur la terre ferme. L'île s'élève car la plaque tectonique constituant le fond de l'océan Atlantique se déplace lentement sous la plaque constituant les Caraïbes. Dans le processus, un tas géant de fumier de l'Atlantique est gratté à la limite de la plaque et s'accumule dans un coin toujours plus élevé. La Barbade monte sur ce coin. Les estimations actuelles indiquent qu'il a augmenté d'environ un pied tous les 1, 000 ans, depuis des centaines de milliers d'années.

Des articles clés publiés à la fin des années 60 par le géologue de l'Université Brown Kenneth Mesolella et le climatologue de Lamont Wallace Broecker ont montré que :superposée à cette hausse constante, la croissance passée des coraux s'est arrêtée ou a repris avec des hausses et des baisses du niveau de la mer. Par ailleurs, ils ont montré que le moment des changements du niveau de la mer correspondait aux cycles dits de Milankovitch, une série de changements répétés qui se chevauchent dans l'orbite de la Terre, censés provoquer le refroidissement et le réchauffement de la Terre - et donc la croissance et le déclin des périodes glaciaires - sur des dizaines et des centaines de milliers d'années. Ces études sur la Barbade ont été essentielles pour établir la théorie désormais bien acceptée selon laquelle les cycles de Milankovitch sont un maître maître du climat planétaire. Les résultats des fluctuations naturelles peuvent être considérés comme des analogues à ce qui peut résulter du réchauffement induit par l'homme. Cependant, il y a encore des questions sur le moment exact et l'ampleur de ces fluctuations, et à quelle vitesse les calottes glaciaires, et donc le niveau de la mer, leur répondre. La Barbade est un endroit idéal pour examiner ces questions.

Le voyage du groupe a commencé par une reconnaissance de deux jours pour identifier les sites d'échantillonnage des coraux. L'un des premiers arrêts était Batt's Rock, une plage populaire dans le sud-ouest de l'île. Le parking en terre juste derrière la plage était adossé à une falaise abrupte, coupé par une série de grottes peu profondes. Raymo a dit les grottes, actuellement à seulement quelques mètres au-dessus du niveau de la mer, aurait pu être entaillé par l'action des vagues aussi peu que 5, il y a 000 ans. Cette. elle dit, était une brève période chaude où le niveau de la mer a suffisamment remonté pour surmonter la montée de l'île.

Nous avons marché vers le haut à travers une route escarpée coupée à travers la falaise jusqu'à une route très fréquentée, situé sur une terrasse plate au dessus. Au dessus de ça, une autre falaise et une route creusée montaient jusqu'au campus de l'Université des Antilles. Tout au long, les restes d'anciennes créatures des récifs étaient commodément exposés dans les murs verticaux :coraux cerveau, coraux piliers, coraux étoiles, oursins, mollusques, vers. Il y avait également de nombreux trous de forage de la taille d'une balle de golf où des chercheurs précédents avaient prélevé des échantillons.

Ces anciens chercheurs ont estimé l'âge de nombreux sites, y compris la section près de l'université, qui est d'environ 120, 000 ans. Mais maintenant, des techniques isotopiques plus exigeantes sont disponibles, certains d'entre eux ont été lancés par des membres de l'équipe. Cela inclut l'interprétation des modifications subtiles de l'élément strontium, développé par Michael Sandstrom, étudiant diplômé de Raymo, qui ferait l'objet d'une grande partie de l'échantillonnage. L'équipe avait également apporté des instruments GPS qui leur permettraient de déterminer les emplacements et les élévations des échantillons avec une précision bien plus grande que ce que les chercheurs précédents ont pu faire.

Le groupe de Raymo se penche sur quelques périodes clés du passé. Dans d'autres expéditions en Afrique australe, Patagonie, l'Australie et la côte est des États-Unis, ils se sont concentrés sur le niveau de la mer pendant le Pliocène. Cette période, il y a environ 3 millions d'années, a vu la température d'environ 2 degrés Celsius au-dessus des niveaux actuels - ce que nous pourrions atteindre d'ici la fin de ce siècle - et des niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère à peu près les mêmes qu'aujourd'hui. Ils s'intéressent également aux épisodes de réchauffement rapide apparent entre les périodes glaciaires, quelque 400, il y a 000 ans, et encore quelque 120, il y a 000 ans. Ces périodes étaient également un peu plus chaudes qu'aujourd'hui.

Le niveau de la mer pendant toutes ces périodes était presque certainement plus élevé qu'aujourd'hui, mais les estimations de combien plus élevé varient énormément. Les mers du milieu du Pliocène étaient peut-être de 30 à 120 pieds plus hautes qu'aujourd'hui, ou n'importe où entre les deux. Au 400, 000 ans, une estimation controversée met le niveau à 60 pieds plus haut; Raymo affirme qu'il était plutôt de 18 à 40 ans. Une étude de 2009 réalisée à la Barbade par d'autres chercheurs suggère que 121, il y a 000 ans, les mers ont augmenté de 9 pieds en seulement un siècle, peut-être en raison d'un effondrement soudain de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. Si cela pouvait arriver alors, ça peut arriver maintenant, dit Raymo. En utilisant les méthodes nouvellement exigeantes, elle voulait voir s'il en était vraiment ainsi.

En cherchant des exemples de sites, près de la ville d'Oistins, quelques étudiants diplômés se sont rendus dans la cour fermée du retraité Ronald Blackmore. La maison de Blackmore était adossée à une falaise bien exposée qui semblait tomber dans le 120, gamme de 000 ans. Lorsque l'équipe a expliqué ce qu'elle cherchait et pourquoi, Blackmore était impatient d'aider. Il a regardé pendant des heures le lendemain pendant que l'équipe martelait et forait des échantillons. Ils ont sorti des morceaux de coraux elkhorn étalés, Monastrias ressemblant à des fougères, et une partie de la tête parfaitement coupée d'un corail cérébral géant. Tous étaient en position de croissance, ce qui signifie que cette section avait été retirée directement de la mer et conservée intacte, avec les têtes de corail pointant vers le ciel - non mélangées et redéposées par les vagues d'une élévation ou d'une baisse ultérieure du niveau de la mer, ce qui pourrait facilement confondre les mesures de l'âge.

Après le prélèvement, Jacqueline Austermann, un scientifique de Lamont spécialisé dans la modélisation du niveau de la mer passé, dressé une liste d'autres facteurs qui ont produit des estimations contradictoires. La plupart n'ont pas à voir avec l'eau, mais terre. Pour un, elle a dit, lorsque des kilomètres d'épaisseur de glace recouvrent les continents des hautes latitudes, cela déprime la croûte. Comme un ballon pressé, les côtes glacées sur les marges continentales sont écrasées vers le haut, ce que l'on appelle l'effet forebulge. Quand la glace se retire, le contraire se produit; la terre à l'intérieur s'élève, et les côtes s'enfoncent. Le naufrage côtier a commencé à s'installer dans de nombreux endroits quelque 15, il y a 000 ans, lorsque la calotte glaciaire la plus récente pour couvrir l'Amérique du Nord s'est retirée. Aujourd'hui, une grande partie de la côte est des États-Unis et vers l'extérieur jusqu'aux Bahamas est toujours en train de couler, une augmentation mesurable du niveau de la mer autour de New York et d'autres régions.

D'autre part, quand la glace fond et que le niveau de la mer monte, l'augmentation du poids de l'eau exerce une pression sur les fonds marins. Cela provoque le gonflement de certaines zones côtières, un processus appelé effet de levier continental. Cela peut partiellement contrecarrer la montée des eaux par endroits. L'inverse se produit lorsque le niveau de la mer baisse et relâche la pression sur le fond marin.

Il y a aussi un effet gravitationnel créé par les calottes glaciaires elles-mêmes. Aujourd'hui, la calotte glaciaire du Groenland fond rapidement et perd de la masse. Pourtant, l'Europe du Nord, qui est relativement proche, n'observe pas autant d'élévation du niveau de la mer qu'on pourrait s'y attendre. Cette, dit Austermann, est parce que le gaspillage du Groenland signifie que moins d'eau de mer est attirée vers lui et ses environs ; l'effet s'étend à environ 1, 000 milles à la ronde, qui comprend l'Europe du Nord. Les spécialistes qui essaient encore de mesurer exactement cet effet l'appellent "le problème européen".

Tous ces phénomènes fonctionnent à différentes échelles de temps dans différents domaines, se jouent les uns contre les autres de manière souvent déroutante et contradictoire. Même Austermann, un expert mondial, admet qu'il est ahurissant d'essayer de comprendre ce que l'océan faisait vraiment à un moment donné. La Barbade est un bon endroit pour commencer, bien que, elle a dit, non seulement à cause de ses coraux fossiles, mais parce qu'il est proche de l'équateur et relativement isolé de la plupart des effets, à l'exception du niveau d'eau lui-même. "Nous aimons appeler la Barbade la jauge du niveau de la mer, " elle a dit.

Plusieurs membres de l'équipe ont été chargés de la tâche peu enviable de prélever des échantillons des tranchées de route de niveau inférieur pendant plusieurs jours. Ici, il y avait peu ou pas d'ombre pour se protéger du féroce soleil tropical, et les camions et les voitures rugissaient constamment à quelques mètres, laissant des traînées d'échappement.

D'autres d'entre nous ont exploré le haut pays, où des vents agréables bousculaient de vastes plantations de canne à sucre et des fermes laitières s'étalaient sur les terrasses. En plus de déterminer exactement à quelle vitesse la mer est montée 120, il y a 000 ans, Raymo voulait régler la question de l'âge des roches les plus anciennes de l'île. Personne n'a encore déterminé cela, mais les hauteurs seraient l'endroit à regarder.

Nous sommes tombés sur le Apes Hill Club, une enclave fermée sur une série de hauts, des collines dédiées au golf, polo et maisons chères. Raymo a montré sa carte d'identité universitaire au garde amical, et lui a parlé. Bientôt, nous avons eu la permission du responsable de prélever des échantillons. Le lendemain, nous sommes tous montés là-bas.

Apes Hill est une sorte de monde perdu, préservé du chaos du développement ci-dessous. Il y avait des vues à la fois sur l'Atlantique et les Caraïbes, bien au-dessous. À des centaines de pieds au-dessus du niveau de la mer se trouvait une rangée de grottes marines spectaculaires, entouré de racines d'arbres suspendues et rempli de coraux intacts. Plus loin sur la route, une cascade dévale une falaise dans une piscine ronde. "Ça a l'air presque artificiel, " a déclaré Steven Goldstein, un géochimiste de Lamont. Il s'est avéré qu'il avait raison; un examen attentif a montré que les bords de la piscine étaient en béton fait pour ressembler à de la roche. Une pompe à eau savamment camouflée dans les buissons était la source de la cascade.

Le reste était bien réel. À environ 750 pieds d'altitude, le 16e trou du parcours de golf se trouvait à l'ombre d'une immense arche marine parsemée de stalactites et de stalagmites ressemblant à des dents. Si vous regardez à travers l'arche vers le 17e trou, l'arc ressemblait fortement à la mâchoire d'un tyrannosaure rex super gigantesque. As the team prepared to take a sample from a nearby cliff, a golf ball whizzed into a pond nearby. As Dyer hammered out a sample, one student was stationed as a precaution to watch out for falling rocks, another for flying golf balls.

"These are probably the oldest corals on the island, " said Raymo. She said that based purely on elevation and the conventional wisdom that the island has been rising a foot every 1, 000 ans, they might be 750, 000 ans. Mais, she averred,  conventional wisdom could be wrong. "They could be a lot older. Maybe they are younger. At this point, we just don't know this, or many other things. That's what we're trying to find out."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Université de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.