Les derniers 2,6 millions d'années sont caractérisés par des cycles glaciaires, une alternance régulière de périodes froides et chaudes. Il est largement admis que les changements dans les concentrations de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère étaient en grande partie responsables de ces fluctuations naturelles des périodes froides et chaudes. Ce qui déclenche exactement l'augmentation des concentrations de dioxyde de carbone qui provoque la transition d'un stade glaciaire à un stade chaud n'est pas entièrement compris. Avec des collègues, Dr. Martin Kölling du MARUM—Center for Marine Environmental Sciences de l'Université de Brême, a développé un nouveau modèle dans lequel l'altération de la pyrite, un minéral commun contenant du soufre, joue un rôle clé. Les résultats ont été publiés dans la revue Géosciences de la nature .

L'or des fous est le nom familier de la pyrite, un minéral fréquent qui forme des cubes dorés sous forme de cristal mais qui a une couleur noire lorsqu'il est finement distribué dans les sédiments océaniques. Lors de l'exposition à l'air, la pyrite est oxydée et produit un acide, qui à son tour dissout les minéraux carbonatés et libère le gaz à effet de serre dioxyde de carbone (CO 2 ) dans l'atmosphère. Martin Kölling de MARUM a étudié les conséquences de l'altération de la pyrite dans le contexte des changements du niveau de la mer associés aux cycles glaciaires. Ses calculs sont basés sur le fait fondamental que pendant les glaciaires, le niveau de la mer était de plus de 100 mètres plus bas qu'aujourd'hui. Avec un niveau de la mer aussi bas, plus de 20 millions de kilomètres carrés de plateau actuel ont été exposés à l'oxygène atmosphérique, qui a entraîné une altération de la pyrite à grande échelle et la libération de CO 2 dans l'atmosphère.

Par rapport à la libération artificielle de CO d'aujourd'hui 2 , la libération glaciaire entraînée par la pyrite était une quantité petite mais significative, du même ordre de grandeur que le CO volcanique 2 émissions. « Globalement, il s'agit d'un montant suffisamment important pour affecter le système climatique, " dit Kölling. D'autant plus que ces CO 2 les émissions se sont produites systématiquement avant la fin des périodes glaciaires. « Sur la base de nos calculs, nous soupçonnons que ce processus a aidé à mettre fin aux glaciaires. L'altération de la pyrite pourrait être un processus jusqu'ici négligé qui contrôle indirectement la fonte des glaciers par effet de serre et permet ainsi une élévation rapide du niveau de la mer qui marque la fin d'une période glaciaire.

Pour le modèle, Kölling a analysé et comparé le CO publié 2 niveaux et reconstitutions du niveau de la mer couvrant les 800 derniers, 000 ans. Hormis les phases de très bas niveau de la mer lors des glaciaires, Kölling et ses collègues ont découvert que le niveau de la mer et le dioxyde de carbone sont étonnamment bien corrélés :si le niveau de la mer monte d'un mètre, le CO 2 la teneur augmente de 0,001 pour mille. Au cours des 800 derniers, 000 ans, les niveaux de la mer ont été étroitement liés aux niveaux de dioxyde de carbone.

Lorsque le niveau de la mer monte après une période glaciaire, le plateau continental se recouvre progressivement d'eau, et de la nouvelle pyrite peut se former dans les couches supérieures des sédiments par la décomposition de la matière organique. Cependant, la durée des périodes chaudes n'est généralement pas suffisante pour "reconstituer" la teneur originale en pyrite du plateau. Pour cette raison, selon Kölling et ses collaborateurs, le front d'altération dit de la pyrite, la couche du plateau continental où la pyrite s'oxyde lors des glaciaires, a migré plus bas à chaque glaciation. Par conséquent, le niveau de la mer auquel l'altération de la pyrite devient effective, est décalé vers le bas. Selon Kölling, ce front est actuellement à environ 90 mètres sous le niveau de la mer actuel.

Le modèle de Kölling calcule le CO généré par la pyrite 2 libération en fonction du niveau de la mer au cours des trois derniers millions d'années. Il fournit également une explication de la longueur croissante des cycles glaciaires. Depuis les années 1970, les scientifiques se demandent pourquoi, il y a environ un million d'années, la durée des cycles glaciaires est passée d'environ 41, 000 ans à entre 80, 000 et 120, 000 ans. On sait que l'obliquité de l'axe de la Terre, qui varie avec une période de 41, 000 ans, a une forte influence sur le climat de la Terre. Puisqu'il n'y a pas eu de théorie concluante expliquant pourquoi les cycles d'obliquité du dernier million d'années n'ont pas tous provoqué un retour à une période chaude, la plupart des scientifiques supposent qu'il y a un million d'années un cycle astronomique avec une période d'environ 100, 000 ans ont pris de l'importance pour le climat de la Terre. Des cycles de cette longueur existent, mais leur influence directe sur le climat de la Terre est plutôt faible, et il n'y a pas eu de changement fondamental dans les conditions astronomiques il y a un million d'années.

Le modèle de Kölling fournit maintenant une nouvelle explication :il y a environ un million d'années, le front d'altération de la pyrite dans les sédiments de la plate-forme autour du globe a migré si loin vers le bas que la chute du niveau de la mer dans un seul cycle d'obliquité terrestre n'était plus suffisante pour exposer la pyrite profonde dans la plate-forme. Ainsi, aucun dioxyde de carbone n'a été libéré par l'altération de la pyrite. L'atmosphère ne s'est pas suffisamment réchauffée et, sans période chaude, le système climatique est entré dans un deuxième cycle de froid à rythme obliquité. Cela a fait baisser le niveau de la mer suffisamment pour déclencher l'altération profonde de la pyrite qui a aidé au retour à une période chaude.