Les scientifiques ont longtemps spéculé que le système climatique de notre planète est intimement lié aux mouvements célestes de la Terre.

Le rythme des périodes glaciaires les plus récentes, par exemple, est attribuable aux changements de la forme de l'orbite de notre planète autour du soleil ainsi qu'aux changements cycliques de l'inclinaison de la Terre sur son axe et de son oscillation "en forme de sommet" sur cet axe, qui se combinent pour influencer la distribution et l'intensité du rayonnement solaire.

Maintenant, il s'avère que les variations de l'inclinaison axiale - ce que les scientifiques appellent "l'obliquité" - de la planète ont des implications significatives pour la montée et la chute de la calotte glaciaire antarctique, la couche de glace de plusieurs kilomètres de profondeur qui emprisonne d'énormes volumes d'eau qui, si fondu, élèverait considérablement le niveau de la mer et modifierait les côtes du monde.

Ecrit cette semaine dans le journal Géosciences de la nature , une équipe dirigée par Richard Levy du GNS Science de la Nouvelle-Zélande et de l'Université Victoria de Wellington, et Stephen Meyers de l'Université du Wisconsin-Madison décrit les recherches qui correspondent aux archives géologiques de la glace de l'Antarctique avec les mouvements astronomiques périodiques de la Terre. En comparant les deux enregistrements, les chercheurs néo-zélandais et du Wisconsin récapitulent l'histoire de la calotte glaciaire antarctique au cours de la majeure partie des 34 derniers millions d'années, commençant lorsque la calotte glaciaire s'est formée pour la première fois.

La nouvelle perspective de la calotte glaciaire de l'Antarctique repose sur une évaluation affinée de la sensibilité du système climatique de la Terre aux changements d'obliquité, un outil puissant pour sonder l'histoire glaciale de l'Antarctique.

La recherche est importante car elle démêle le schéma de croissance et de décomposition de la calotte glaciaire au cours du temps géologique, y compris la présence de glace de mer, une couche mince et fragile d'océan gelé entourant l'Antarctique. Une découverte critique suggère que dans un monde réchauffé par une quantité croissante de dioxyde de carbone atmosphérique, une perte de glace de mer amplifierait probablement les effets cycliques de l'obliquité de la Terre sur la calotte glaciaire à mesure que les eaux océaniques se réchauffent. Une perte de glace de mer due au réchauffement climatique pourrait déclencher une instabilité de la calotte glaciaire antarctique avec des implications désastreuses pour le niveau mondial de la mer.

"Ce que cette étude fait, c'est caractériser la croissance et la dégradation de la calotte glaciaire de l'Antarctique et faire la lumière sur ce qui la force à changer, " explique Meyers, un professeur de géosciences à l'UW-Madison et un expert sur la façon dont le climat réagit aux changements du rayonnement solaire provenant des mouvements astronomiques de la Terre. "Ce qui est devenu évident grâce à ce travail et à d'autres études, c'est que la calotte glaciaire de l'Antarctique n'est pas simplement assise là. Elle est vulnérable à la décomposition."

Mesuré pour la première fois à la fin des années 1950 par le glaciologue UW-Madison Charles Bentley, la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental contient à elle seule suffisamment de glace pour élever le niveau de la mer d'environ 5 mètres. La calotte glaciaire continentale est, de loin, la plus grande masse de glace sur Terre. Des kilomètres de profondeur par endroits et contenant plus de 26 millions de kilomètres cubes de glace. La calotte glaciaire est si lourde, Bentley et ses collègues ont découvert, qu'une grande partie de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental repose sur des milliers de mètres sous le niveau de la mer, ce qui en fait une calotte glaciaire marine par endroits.

Les calottes glaciaires marines, note Levy et Meyers, sont particulièrement sensibles à la chaleur fournie par les courants océaniques. Les courants de glace intérieurs rapides de l'Antarctique occidental sont renforcés par des plates-formes de glace flottantes, ce qui, s'il est diminué ou perdu, soulève la possibilité d'un écoulement galopant de la glace marine de l'Antarctique occidental.

La nouvelle recherche suggère qu'une réduction de la glace de mer due au changement climatique éroderait la barrière maintenant en place la calotte glaciaire, y compris ses parties sous le niveau de la mer.

"La glace de mer crée une barrière entre l'océan et la glace. Si nous n'atteignons pas les objectifs d'émissions de dioxyde de carbone et que la température moyenne de la Terre se réchauffe de plus de 2 degrés Celsius, la glace de mer diminuera et nous plongerons dans un monde plus similaire à celui que nous avons connu du début au milieu du Miocène, " dit Lévy, faisant référence à une époque géologique qui s'est terminée il y a environ 14 millions d'années lorsque la Terre et ses régions polaires étaient beaucoup plus tempérées, avec une atmosphère suralimentée en dioxyde de carbone et des températures globales, en moyenne, plus chaud de 3 à 4 degrés Celsius (7 à 9 degrés Fahrenheit).

Pour recréer l'histoire de la calotte glaciaire, Meyers et Levy se sont tournés vers les archives géologiques entourant l'Antarctique et les ont liés à des carottes de sédiments marins plus éloignés contenant les coquilles fossiles d'organismes microscopiques vivant dans l'océan connus sous le nom de foraminifères, ou forams. La chimie des coquilles de foram, les isotopes de l'oxygène en particulier, contient une signature qui documente le flux et le reflux de la glace antarctique, Meyers explique. Les forams vivant dans l'océan profond accumulent des isotopes dans leurs coquilles, et différents isotopes de l'oxygène peuvent fournir un enregistrement chimique détaillé des volumes changeants de la calotte glaciaire antarctique.

Ces archives géologiques, disent Levy et Meyers, suggèrent une variabilité significative de la taille de la calotte glaciaire antarctique due aux changements prévisibles des paramètres astronomiques de la Terre et aux changements de seuil des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique. Avant cette nouvelle recherche, pourquoi la calotte glaciaire a réagi différemment aux mêmes cycles astronomiques à des moments différents était un casse-tête. Le fait de relier ces cycles à un enregistrement chimique détaillé suggère que le dioxyde de carbone élevé dans l'atmosphère et la perte de glace de mer qui en résulte autour de l'Antarctique ont joué un rôle important dans l'amplification des effets des changements dans les mouvements astronomiques de la Terre sur la durabilité et la stabilité de la glace antarctique. Feuille.

"Toutes ces données suggèrent que nous devons craquer et réduire nos émissions de gaz à effet de serre, " dit Lévy, notant que 2017 et 2018 ont vu une réduction de la banquise antarctique après plusieurs décennies de croissance. "Nous ne voulons pas perdre cette banquise."