Ni les continents ni les océans n'ont toujours ressemblé à ce qu'ils sont aujourd'hui. Ces « paléocartes » montrent comment les continents et les océans sont apparus avant (en haut) et pendant (en bas) « la collision qui a changé le monde, " lorsque la masse continentale qui est maintenant le sous-continent indien s'est enfoncée vers le nord en Asie, fermer la mer de Téthys et construire l'Himalaya. Les niveaux océaniques mondiaux étaient alors plus élevés, créant des mers peu profondes salées (bleu pâle) qui couvraient une grande partie de l'Afrique du Nord et des parties de chacun des continents. Une équipe de chercheurs de Princeton, à partir d'échantillons collectés dans les trois emplacements étoilés, a créé un record sans précédent des niveaux d'azote et d'oxygène des océans d'il y a 70 millions d'années à il y a 30 millions d'années, ce qui montre un changement majeur dans la chimie des océans après la collision Inde-Asie. Un autre changement s'est produit il y a 35 millions d'années, lorsque l'Antarctique a commencé à accumuler de la glace et que le niveau mondial de la mer a baissé. Crédit :Images créées par Emma Kast, Université de Princeton, en utilisant les reconstructions paléogéographiques de Deep Time Maps, avec leur autorisation
Lorsque la masse continentale qui est maintenant le sous-continent indien a percuté l'Asie il y a environ 50 millions d'années, la collision a changé la configuration des continents, le paysage, climat mondial et plus encore. Maintenant, une équipe de scientifiques de l'Université de Princeton a identifié un autre effet :l'oxygène dans les océans du monde a augmenté, modifier les conditions de vie.
"Ces résultats sont différents de tout ce que les gens ont vu auparavant, " dit Emma Kast, un étudiant diplômé en géosciences et l'auteur principal d'un article paru dans Science le 26 avril. "L'ampleur du changement reconstitué nous a pris par surprise."
Kast a utilisé des coquillages microscopiques pour créer un record d'azote océanique sur une période allant d'il y a 70 millions d'années - peu de temps avant l'extinction des dinosaures - jusqu'à il y a 30 millions d'années. Ce record est une énorme contribution au domaine des études du climat mondial, dit John Higgins, professeur agrégé de géosciences à Princeton et co-auteur de l'article.
« Dans notre domaine, il y a des enregistrements que vous considérez comme fondamentaux, qui doivent être expliqués par toute sorte d'hypothèse qui veut faire des connexions biogéochimiques, " a déclaré Higgins. "Ceux-ci sont rares, en partie parce qu'il est très difficile de créer des enregistrements qui remontent loin dans le temps. Des roches vieilles de cinquante millions d'années ne livrent pas volontiers leurs secrets. Je considérerais certainement le record d'Emma comme l'un de ces records fondamentaux. À partir de maintenant, les gens qui veulent s'intéresser à la façon dont la Terre a changé au cours des 70 derniers millions d'années devront s'engager avec les données d'Emma."
En plus d'être le gaz le plus abondant dans l'atmosphère, l'azote est la clé de toute vie sur Terre. "J'étudie l'azote pour pouvoir étudier l'environnement global, " a déclaré Daniel Sigman, Princeton's Dusenbury Professor of Geological and Geophysical Sciences et l'auteur principal de l'article. Sigman a initié ce projet avec Higgins et Daniel Stolper, chercheur postdoctoral de l'époque à Princeton, qui est maintenant professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à l'Université de Californie-Berkeley.
Chaque organisme sur Terre a besoin d'azote « fixe », parfois appelé « azote biologiquement disponible ». L'azote représente 78% de l'atmosphère de notre planète, mais peu d'organismes peuvent le "réparer" en convertissant le gaz en une forme biologiquement utile. Dans les océans, les cyanobactéries des eaux de surface fixent l'azote pour toute autre vie océanique. Alors que les cyanobactéries et autres créatures meurent et s'enfoncent, ils se décomposent.
L'azote a deux isotopes stables, 15 N et 14 N. Dans les eaux pauvres en oxygène, la décomposition consomme de l'azote "fixe". Cela se produit avec une légère préférence pour l'isotope plus léger de l'azote, 14 N, donc l'océan est 15 N-à- 14 Le rapport N reflète ses niveaux d'oxygène.
Ce rapport est incorporé dans de minuscules créatures marines appelées foraminifères au cours de leur vie, puis conservés dans leurs coquilles lorsqu'ils meurent. En analysant leurs fossiles, collectés par l'Ocean Drilling Program dans l'Atlantique Nord, Pacifique Nord, et de l'Atlantique Sud—Kast et ses collègues ont pu reconstituer 15 N-à- 14 N ratio de l'ancien océan, et donc identifier les changements passés dans les niveaux d'oxygène.
L'oxygène contrôle la distribution des organismes marins, les eaux pauvres en oxygène étant mauvaises pour la plupart des océans. De nombreux événements de réchauffement climatique passés ont causé des diminutions de l'oxygène des océans qui ont limité les habitats des créatures marines, du plancton microscopique aux poissons et aux baleines qui s'en nourrissent. Les scientifiques qui tentent de prédire l'impact du réchauffement climatique actuel et futur ont averti que les faibles niveaux d'oxygène des océans pourraient décimer les écosystèmes marins, y compris d'importantes populations de poissons.
Lorsque les chercheurs ont rassemblé leurs données géologiques sans précédent sur l'azote océanique, ils ont découvert que dans les 10 millions d'années qui ont suivi l'extinction des dinosaures, le rapport 15N à 14N était élevé, suggérant que les niveaux d'oxygène des océans étaient faibles. Ils pensèrent d'abord que le climat chaud de l'époque était responsable, car l'oxygène est moins soluble dans l'eau plus chaude. Mais le timing racontait une autre histoire :le passage à un oxygène océanique plus élevé s'est produit il y a environ 55 millions d'années, pendant une période de climat continuellement chaud.
"Contrairement à nos premières attentes, le climat mondial n'était pas la principale cause de ce changement dans le cycle de l'oxygène et de l'azote des océans, ", a déclaré Kast. Le coupable le plus probable? La tectonique des plaques. La collision de l'Inde avec l'Asie - surnommée "la collision qui a changé le monde" par le géoscientifique légendaire Wally Broecker, un fondateur de la recherche climatique moderne - a fermé une ancienne mer appelée la Téthys, perturber les plateaux continentaux et leurs connexions avec l'océan ouvert.
« Sur des millions d'années, les changements tectoniques ont le potentiel d'avoir des effets massifs sur la circulation océanique, " a déclaré Sigman. Mais cela ne signifie pas que le changement climatique peut être écarté, il ajouta. "Sur des échelles de temps allant d'années à des millénaires, le climat a le dessus."
« Preuves isotopiques de l'azote pour l'expansion de la suboxie océanique au début du Cénozoïque, " par Emma R. Kast, Daniel A. Stolper, Alexandra Auderset, John A. Higgins, Haojia Ren, Xingchen T. Wang, Alfredo Martínez-García, Gerald H. Haug et Daniel M. Sigman, paraît dans le numéro du 26 avril de Science et a été publié en ligne le 25 avril.
