Il y a un million d'années, un modèle de longue date d'alternance de glaciations et de périodes chaudes a radicalement changé, lorsque les périodes glaciaires sont soudainement devenues plus longues et plus intenses. Les scientifiques ont longtemps soupçonné que cela était lié au ralentissement d'un système de courant clé de l'océan Atlantique qui ralentit à nouveau aujourd'hui. Une nouvelle étude des sédiments du fond de l'Atlantique relie directement ce ralentissement à une accumulation massive de carbone entraîné de l'air dans l'abîme. Avec le système fonctionnant à pleine vitesse, ce carbone se serait infiltré dans l'air assez rapidement, mais pendant cette période, il a juste stagné dans les profondeurs. Cela suggère que le retrait du carbone a refroidi la planète - à l'opposé de l'effet de serre que nous observons actuellement, que les humains pompent du carbone dans l'atmosphère. Mais si le courant continue de ralentir maintenant, il ne faut pas s'attendre à ce qu'il nous aide en stockant nos émissions; peut-être le contraire. L'étude, dirigé par des chercheurs de l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia, paraît cette semaine dans le journal Géosciences de la nature .

Les scientifiques ont ciblé un système de courants appelé circulation méridienne de renversement de l'Atlantique, ou AMOC. Coulant vers le nord près de la surface, il transporte chaud, l'eau salée de près de l'équateur jusqu'aux latitudes proches du Groenland et du nord de l'Europe. Ici, il atteint les eaux plus froides de l'Arctique, se densifie et s'enfonce dans l'abîme, emportant avec lui de grandes quantités de carbone absorbé de l'atmosphère. L'eau profonde revient alors vers le sud, où une grande partie re-fusionne dans l'océan Austral, pour libérer du carbone dans l'air. Le voyage se déroule sur des décennies, voire des siècles.

Une étude réalisée en 2014 par le géochimiste de Lamont-Doherty Steven Goldstein et son étudiant de l'époque, Leopoldo Pena - qui sont également co-auteurs de la nouvelle étude - a montré que ce courant s'est brusquement ralenti vers 950, il y a 000 ans. La nouvelle étude montre que ce ralentissement est directement corrélé à une énorme accumulation de carbone dans l'Atlantique profond, et le déclin correspondant du carbone dans l'air. Cet événement a été le déclencheur apparent d'une série d'âges glaciaires qui se sont produits tous les 100, 000 ans, par rapport aux précédentes qui se produisaient environ tous les 40, 000 ans, et qui ont accumulé moins de glace que celles qui sont venues plus tard. Les scientifiques appellent ce tournant la transition du milieu du Pléistocène, et le nouveau modèle a persisté tout au long de la dernière période glaciaire, qui s'est terminé vers 15, il y a 000 ans. Exactement pourquoi le modèle a continué, personne ne le sait, mais l'étude démontre clairement que le carbone manquant dans l'air s'est retrouvé dans l'océan, et a eu un effet puissant sur le climat.

"C'est une relation un à un. C'était comme actionner un interrupteur, " a déclaré l'auteur principal Jesse Farmer, qui a fait le travail alors qu'il était titulaire d'un doctorat. étudiant à Lamont-Doherty. "Cela nous montre qu'il existe une relation intime entre la quantité de carbone stockée dans l'océan, et ce que fait le climat."

Les chercheurs sont parvenus à leurs conclusions en analysant des carottes de sédiments d'eau profonde prélevés dans l'Atlantique sud et nord, où d'anciennes eaux profondes passaient et laissaient des indices chimiques sur leur contenu dans les coquilles de créatures microscopiques. Leur analyse a confirmé l'étude de 2014 montrant que l'AMOC s'est affaibli à un degré jamais vu auparavant, vers 950, il y a 000 ans, et pendant une durée inhabituellement longue. À cause de ce, les eaux profondes ont collecté environ 50 milliards de tonnes de carbone de plus qu'elles n'en avaient lors des glaciations précédentes, ce qui équivaut à environ un tiers des émissions humaines que tous les océans du monde ont absorbées jusqu'à présent aujourd'hui. (Pour le contexte, les océans absorbent aujourd'hui environ un quart de ce que nous émettons; la terre et la végétation en occupent un tiers. Le reste reste en l'air.)

Dans la période chaude qui a précédé cet événement, l'atmosphère avait contenu environ 280 parties par million de carbone; avec le ralentissement, le dioxyde de carbone en suspension dans l'air est descendu à 180 ppm, tel que mesuré par les carottes de glace. Le carbone atmosphérique avait également coulé lors des glaciations précédentes, mais de 280 ppm seulement à environ 210 ppm. (En raison des émissions humaines au cours des deux derniers siècles, ce chiffre normal récurrent de 280 ppm de l'ère chaude est devenu obsolète; le carbone atmosphérique atteint maintenant environ 410 ppm.)

A un moment donné, le courant s'est réveillé à nouveau, et les choses se sont réchauffées pendant un moment avant de retomber dans une autre ère glaciaire tout aussi extrême, après 100, 000 ans. "Il y a beaucoup d'idées sur ce qui a causé ces changements, mais il est difficile de dire quel a été le déclencheur, " a déclaré Bärbel Hönisch, Agriculteur-conseiller et co-auteur de l'étude. "Il y a plusieurs vis différentes que vous pouvez imaginer tourner, et beaucoup de vis desserrées."

Une idée, épousé par le groupe de Goldstein entre autres :Dans le nord, les accumulations répétées de glaciers finissent par racler tout sur la terre ferme jusqu'au substrat rocheux. Les glaciers suivants sont alors capables de coller rapidement au substrat rocheux et de se gonfler encore plus, avant de déverser des icebergs dans l'océan. Cela introduit plus d'eau douce à mélanger avec l'AMOC, le rendant moins dense et finalement incapable de couler. De l'autre côté, la glace se développerait également en Antarctique et déchargerait plus d'icebergs, qui rendrait les eaux océaniques plus froides et moins salées, encourageant ainsi la croissance de plus de glace de mer. Cette, théoriquement, couvrirait la surface et empêcherait l'eau profonde de monter et de libérer son carbone. Mais si c'est bien comme ça que ça marche, il n'est pas clair ce qui démarre ou termine l'un des processus ; c'est une question de type poule et œuf.

On pense que la force de l'AMOC fluctue naturellement, mais il semble s'être affaibli d'un taux inhabituel de 15 % depuis le milieu du 20e siècle. Personne n'est sûr de ce qu'il y a derrière ça, ou quels effets cela pourrait produire si le ralentissement se poursuit. Une autre étude de Lamont-Doherty le mois dernier a montré qu'un ralentissement autour de 13, il y a 000 ans, à la fin de la dernière période glaciaire, a été suivie 400 ans plus tard par une vague de froid intense qui a duré des siècles.

"Nous devons faire attention à faire des parallèles avec cela, " dit le fermier, maintenant chercheur postdoctoral à l'Université de Princeton. "Nous constatons aujourd'hui un affaiblissement similaire, et l'on pourrait dire, 'Super! La circulation océanique va nous sauver du réchauffement climatique !' Mais ce n'est pas correct, à cause de la façon dont les différentes parties du système climatique communiquent entre elles. » Farmer a déclaré que si l'AMOC continue de s'affaiblir maintenant, il est probable que l'eau moins chargée en carbone coulera dans le nord, à la fois, dans l'océan Austral, tout carbone arrivant déjà dans les eaux profondes continuera probablement à bouillonner sans aucun problème. Le résultat :le carbone continuera à s'accumuler dans l'air, pas l'océan.

Les chercheurs soulignent que l'AMOC n'est qu'une partie d'un système beaucoup plus vaste de circulation mondiale qui relie tous les océans - le soi-disant Great Ocean Conveyor, un terme inventé par le regretté scientifique Lamont-Doherty Wallace Broecker, qui a jeté les bases d'une grande partie de la recherche actuelle. On en sait beaucoup moins sur la dynamique du carbone de l'Inde et du Pacifique, qui ensemble éclipsent l'Atlantique, il manque donc de nombreuses pièces au puzzle. Les recherches en cours à Lamont-Doherty visent à construire des chronologies du carbone de ces autres eaux dans les prochaines années.