Les changements dans les eaux souterraines il y a des millions d'années ont créé des couches alternées de jaune vif et de brun dans la sphalérite minérale, et ces variations s'alignent sur les mouvements de l'orbite terrestre qui ont eu un impact sur le climat dans un passé lointain, Des scientifiques de Penn State ont trouvé.

Les résultats fournissent de nouvelles preuves de la façon dont les changements climatiques ont influencé les précipitations et les eaux souterraines de la planète, un processus que les scientifiques n'ont pas bien documenté, les chercheurs ont dit.

"Cette étude montre que les bandes de sphalérite peuvent être utilisées comme empreinte digitale des eaux souterraines dans le passé géologique, " dit Mingsong Li, professeur adjoint de recherche en géosciences à Penn State. « Les eaux souterraines sont cruciales pour comprendre le changement global du niveau de la mer, altération chimique et évolution du paysage, et cette étude présente une nouvelle idée pour aider à discerner le rôle des eaux souterraines dans le système terrestre."

L'augmentation des précipitations a influencé les bandes colorées dans les échantillons de sphalérite du district minéralier de la vallée supérieure du Mississippi dans le Midwest américain, disaient les scientifiques. Plus de précipitations conduisent à des eaux souterraines riches en oxygène qui s'écoulent à des profondeurs où le minéral s'est formé, et l'oxydation accrue a entraîné des bandes jaunes plus claires. Des périodes plus sèches ont donné des couleurs brunes plus foncées.

En utilisant la nouvelle technologie de rencontres, les scientifiques ont découvert que ces modèles de dépôt correspondaient à des changements de l'orbite terrestre sur des dizaines de milliers à des centaines de milliers d'années, connu sous le nom de cycles astronomiques de Milankovitch.

Ces cycles font référence aux changements de la forme de l'orbite terrestre et aux variations de l'inclinaison de sa rotation qui peuvent avoir conduit à un réchauffement, des conditions plus humides pour des périodes allant de 299 millions à 252 millions d'années, quand la sphalérite s'est formée, disaient les scientifiques.

"Ce que nous faisons, c'est marier la recherche géochimique sur les minerais avec ce que nous savons sur les cycles astronomiques de recherches très différentes, " dit Hubert Barnes, éminent professeur émérite à Penn State. "Personne n'a jamais essayé cela auparavant."

La recherche s'appuie sur des travaux antérieurs qui montrent des fluides hydrothermaux qui ont créé des gisements de minerai dans l'Iowa moderne, L'Illinois et le Wisconsin ont commencé comme eaux souterraines dans les Appalaches. L'eau était chauffée par des processus géothermiques et captait des métaux et des solutés tout au long de son voyage.

Mais pendant les périodes de fortes précipitations, de nouvelles sources d'eau souterraine se sont écoulées à environ 3, 000 pieds sous la surface transportant des niveaux d'oxygène plus élevés et se mélangeant avec les fluides hydrothermaux pour créer des bandes de couleurs différentes dans la sphalérite.

Les chercheurs ont numérisé un profil en niveaux de gris de la sphalérite du Wisconsin et analysé les bandes à l'aide d'un nouveau logiciel informatique capable de détecter des signaux périodiques dans les échantillons. Ils ont trouvé des pics de fréquence distincts dans les bandes qui sont en corrélation avec les cycles de Milankovitch.

Les résultats - publiés aujourd'hui (12 novembre) dans la revue Lettres de Perspective Géochimique -pourrait aider à expliquer les changements du niveau de la mer pendant les périodes de l'histoire de la Terre où la planète était trop chaude pour la glace, disaient les scientifiques.

Les changements dans les eaux souterraines peuvent avoir des impacts réels sur le niveau de la mer. Si toutes les eaux souterraines se déversaient dans les océans aujourd'hui, le niveau de la mer monterait de plus de 180 pieds, selon les scientifiques.

Pourtant, les projections du niveau moyen mondial de la mer à long terme sur des échelles de temps de centaines à des milliers d'années n'incluent souvent pas les contributions du stockage d'eau terrestre, disaient les scientifiques. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, par exemple, considère que le stockage de l'eau sur les terres contribue à l'élévation du niveau de la mer comme faible.

"Cette recherche ouvre une nouvelle voie pour évaluer le contrôle du climat sur les activités des eaux souterraines liées aux cycles mondiaux de l'eau, " a dit Li. " C'est la première preuve directe de montrer les activités des eaux souterraines dans un passé lointain. "