Le désert du Sahara est l'un des plus rudes, endroits les plus inhospitaliers de la planète, couvrant une grande partie de l'Afrique du Nord dans quelque 3,6 millions de miles carrés de dunes rocheuses et balayées par le vent. Mais ce n'était pas toujours aussi désolé et desséché. Les peintures rupestres primitives et les fossiles mis au jour dans la région suggèrent que le Sahara était autrefois une oasis relativement verdoyante, où les établissements humains et une diversité de plantes et d'animaux ont prospéré.

Maintenant, des chercheurs du MIT ont analysé la poussière déposée au large des côtes de l'Afrique de l'Ouest au cours des 240 dernières, 000 ans, et a découvert que le Sahara, et l'Afrique du Nord en général, a oscillé entre les climats humides et secs tous les 20, 000 ans. Ils disent que ce pendule climatique est principalement entraîné par les changements de l'axe de la Terre lorsque la planète tourne autour du soleil, qui à leur tour affectent la répartition de la lumière du soleil entre les saisons - toutes les 20, 000 ans, la Terre passe de plus de soleil en été à moins, et retour.

Pour l'Afrique du Nord, il est probable que, lorsque la Terre est inclinée pour recevoir un maximum de soleil d'été à chaque orbite autour du soleil, cette augmentation du flux solaire intensifie l'activité de mousson de la région, ce qui à son tour rend plus humide, Sahara "plus vert". Lorsque l'axe de la planète oscille vers un angle qui réduit la quantité de lumière solaire entrante en été, l'activité de la mousson s'affaiblit, produisant un climat plus sec semblable à ce que nous voyons aujourd'hui.

"Nos résultats suggèrent que l'histoire du climat nord-africain est principalement ce 20, battement de 000 ans, aller et retour entre un Sahara vert et sec, " dit David McGee, professeur agrégé au Département de la Terre du MIT, Sciences atmosphériques et planétaires. "Nous pensons qu'il s'agit d'une série chronologique utile à examiner afin de comprendre l'histoire du désert du Sahara et quelles heures auraient pu être bonnes pour que les humains s'installent dans le désert du Sahara et le traversent pour se disperser hors de l'Afrique, contre des moments qui seraient inhospitaliers comme aujourd'hui."

McGee et ses collègues ont publié leurs résultats aujourd'hui dans Avancées scientifiques .

Un modèle déroutant

Chaque année, les vents du nord-est emportent des centaines de millions de tonnes de poussières sahariennes, déposant une grande partie de ces sédiments dans l'océan Atlantique, au large des côtes de l'Afrique de l'Ouest. Des couches de cette poussière, construit sur des centaines de milliers d'années, peut servir de chronique géologique de l'histoire climatique de l'Afrique du Nord :des couches épaisses de poussière peuvent indiquer des périodes arides, tandis que ceux contenant moins de poussière peuvent signaler des époques plus humides.

Les scientifiques ont analysé des carottes de sédiments déterrées du fond de l'océan au large des côtes de l'Afrique de l'Ouest, pour des indices sur l'histoire climatique du Sahara. Ces carottes contiennent des couches de sédiments anciens déposés sur des millions d'années. Chaque couche peut contenir des traces de poussières sahariennes ainsi que des restes de formes de vie, comme les minuscules coquilles de plancton.

Les analyses passées de ces carottes de sédiments ont mis au jour un schéma déroutant :il semblerait que le Sahara bascule entre des périodes humides et sèches tous les 100, 000 ans - un battement géologique que les scientifiques ont lié aux cycles glaciaires de la Terre, qui semblent aussi aller et venir tous les 100, 000 ans. Les couches avec une plus grande fraction de poussière semblent coïncider avec des périodes où la Terre est recouverte de glace, alors que des couches moins poussiéreuses apparaissent pendant les périodes interglaciaires, comme aujourd'hui, lorsque la glace a largement reculé.

Mais McGee dit que cette interprétation des carottes de sédiments frotte contre les modèles climatiques, qui montrent que le climat saharien devrait être déterminé par la saison des moussons de la région, dont la force est déterminée par l'inclinaison de l'axe de la Terre et la quantité de lumière solaire qui peut alimenter les moussons en été.

"Nous avons été intrigués par le fait que ce 20, Le battement de 000 ans d'insolation estivale locale semble être l'élément dominant contrôlant la force de la mousson, et pourtant dans les enregistrements de poussière, vous voyez des cycles d'âge glaciaire de 100, 000 ans, " dit McGee.

Battements synchronisés

Pour aller au fond de cette contradiction, les chercheurs ont utilisé leurs propres techniques pour analyser une carotte de sédiments obtenue au large des côtes de l'Afrique de l'Ouest par des collègues de l'Université de Bordeaux, qui a été forée à quelques kilomètres seulement de carottes dans lesquelles d'autres avaient précédemment identifié 100, modèle de 000 ans.

Les chercheurs, dirigé par le premier auteur Charlotte Skonieczny, ancien post-doctorant du MIT et aujourd'hui professeur à l'Université Paris-Sud, examiné les couches de sédiments déposées au cours des 240 derniers, 000 ans. Ils ont analysé chaque couche à la recherche de traces de poussière et mesuré les concentrations d'un isotope rare du thorium, pour déterminer à quelle vitesse la poussière s'accumulait sur le fond marin.

Le thorium est produit à un rythme constant dans l'océan par de très petites quantités d'uranium radioactif dissous dans l'eau de mer, et il s'attache rapidement aux sédiments qui coulent. Par conséquent, les scientifiques peuvent utiliser la concentration de thorium dans les sédiments pour déterminer à quelle vitesse la poussière et d'autres sédiments s'accumulaient sur le fond marin dans le passé :pendant les périodes d'accumulation lente, le thorium est plus concentré, tandis qu'en période d'accumulation rapide, le thorium est dilué. Le modèle qui a émergé était très différent de ce que d'autres avaient trouvé dans les mêmes carottes de sédiments.

"Ce que nous avons découvert, c'est que certains des pics de poussière dans les carottes étaient dus à une augmentation des dépôts de poussière dans l'océan, mais d'autres pics étaient simplement dus à la dissolution du carbonate et au fait qu'au cours des périodes glaciaires, dans cette région de l'océan, l'océan était plus acide et corrosif pour le carbonate de calcium, " dit McGee. " On dirait qu'il y a plus de poussière déposée dans l'océan, quand vraiment, il n'y en a pas."

Une fois que les chercheurs ont éliminé cet effet confusionnel, ils ont découvert que ce qui en émergeait était avant tout un nouveau « beat, " où le Sahara oscillait entre climats humides et secs tous les 20, 000 ans, en synchronisation avec l'activité de la mousson de la région et l'inclinaison périodique de la Terre.

« Nous pouvons maintenant produire un enregistrement qui voit à travers les biais de ces enregistrements plus anciens, et ainsi de suite, raconte une autre histoire, " dit McGee. "Nous avons supposé que les périodes glaciaires ont été la clé pour rendre le Sahara sec par rapport à l'humidité. Nous montrons maintenant que ce sont principalement ces changements cycliques de l'orbite terrestre qui ont entraîné des périodes humides par rapport à des périodes sèches. Cela semble si impénétrable, paysage inhospitalier, et pourtant c'est venu et reparti plusieurs fois, et déplacé entre les prairies et un environnement beaucoup plus humide, et retour aux climats secs, même au cours du dernier quart de million d'années."