Au cours des 2,6 derniers millions d'années, le climat de la Terre a changé entre les états glaciaires et interglaciaires. En tant que tel, il y a eu des moments où la transition entre les deux états climatiques est apparue avec une périodicité régulière ou irrégulière. Le chercheur de l'AWI Peter Köhler a maintenant découvert que l'apparence irrégulière des interglaciaires a été plus fréquente qu'on ne le pensait auparavant. Son étude apporte une contribution significative à notre compréhension des changements climatiques fondamentaux de la Terre.

Afin de comprendre le rôle de l'être humain dans l'évolution de notre climat actuel, il faut regarder loin en arrière, puisqu'il y a toujours eu des changements climatiques, bien que sur des échelles de temps très différentes de celles du changement climatique anthropique, ce qui est principalement dû à l'utilisation de combustibles fossiles au cours des 200 dernières années. Sans humains, depuis des millions d'années, climat altéré entre les états glaciaires et interglaciaires sur des périodes de plusieurs milliers d'années, principalement à cause de l'inclinaison de la Terre qui change de quelques degrés avec une périodicité de 41, 000 ans. Cela modifie à son tour l'angle auquel les rayons du soleil frappent la Terre et, en tant que tel, l'énergie qui atteint la planète, surtout aux hautes latitudes en été. Cependant, il existe des preuves solides qu'au cours des 2,6 millions d'années, les interglaciaires ont été à plusieurs reprises « sautés ». L'hémisphère nord, en particulier l'Amérique du Nord, est resté gelé pendant de longues périodes, malgré l'angle de l'inclinaison axiale changeant à un point tel que plus d'énergie solaire a de nouveau atteint la Terre au cours de l'été, qui aurait dû faire fondre les masses de glace intérieures. Cela signifie que l'inclinaison de la Terre ne peut pas être la seule raison pour laquelle le climat de la Terre change entre les états glaciaires et interglaciaires.

Afin de résoudre l'énigme, les chercheurs en climatologie étudient de plus près à quels moments de l'histoire de la Terre des irrégularités se sont produites. Avec des collègues de l'Université d'Utrecht, Le physicien Peter Köhler de l'Institut Alfred Wegener (AWI) a maintenant apporté une contribution significative à la fourniture d'une image plus claire de la séquence des périodes glaciaires et interglaciaires au cours des 2,6 millions d'années. Jusqu'à maintenant, les experts pensaient que, surtout au cours du dernier million d'années, périodes glaciaires et interglaciaires s'écartant de leur 41, Cycle de 000 ans, et que les périodes interglaciaires ont été sautées, à la suite de laquelle certaines périodes glaciaires ont duré 80, 0000 voire 120, 000 ans. "Pour la période comprise entre 2,6 et 1,0 million d'années, on a supposé que le rythme était 41, 000 ans, " dit Peter Köhler. Mais comme son étude, qui vient d'être publié dans la revue scientifique Communication Nature , spectacles, il y a également eu des irrégularités répétées au cours de la période comprise entre 2,6 et 1,0 million d'années.

L'étude de Köhler est particulièrement intéressante car il a réévalué un ensemble de données bien connu que les chercheurs utilisent depuis plusieurs années - l'ensemble de données climatiques LR04 - mais est parvenu à des conclusions complètement différentes. Cet ensemble de données consiste en une évaluation globale d'échantillons de carottes de sédiments d'eau profonde vieux de millions d'années, et comprend des mesures des anciennes coquilles de microscopiques, organismes marins unicellulaires, les foraminifères, qui se sont déposés au fond de l'océan. Les foraminifères incorporent l'oxygène de l'eau de mer dans leurs coquilles de calcium. Mais au fil des millénaires, le niveau d'isotopes d'oxygène spécifiques (atomes d'oxygène qui ont un nombre différent de neutrons et donc des masses différentes) varie dans l'eau de mer.

¹⁸ O révèle à quoi ressemblait le monde dans le passé

L'ensemble de données LR04 contient des mesures du rapport de l'isotope lourd de l'oxygène ¹⁸ O au briquet ¹⁶ O. Le rapport de ¹⁸ O/ ¹⁶ L'O stocké dans les coquilles des foraminifères dépend de la température de l'eau. Mais il y a aussi un autre effet qui conduit à des quantités relativement importantes de ¹⁸ O se trouvant dans les coquilles des foraminifères pendant les périodes glaciaires :quand, au cours d'une période glaciaire, il y a de fortes chutes de neige sur terre, ce qui conduit à la formation d'épaisses calottes glaciaires, le niveau de la mer baisse - dans la période étudiée, jusqu'à 120 m. Depuis ¹⁸ O est plus lourd que ¹⁶ , les molécules d'eau contenant cet isotope lourd s'évaporent moins facilement que les molécules contenant l'isotope plus léger. En tant que tel, comparativement plus ¹⁸ O reste dans l'océan et le ¹⁸ La teneur en O des coquilles de foraminifères augmente. "Si vous prenez le jeu de données LR04 pour argent comptant, cela signifie que vous brouillez deux effets - l'influence de la température de l'océan et celle de la glace terrestre, ou plutôt celle du changement du niveau de la mer, " dit Peter Köhler. " Cela rend incertaines les déclarations concernant l'alternance des périodes glaciaires. " Et il y a un facteur supplémentaire :les climatologues déterminent principalement la séquence des périodes glaciaires sur la base de la glaciation dans l'hémisphère nord. Mais en utilisant ¹⁸ Les valeurs O ne permettent pas de dire si la glaciation préhistorique s'est principalement produite dans l'hémisphère nord ou en Antarctique.

Le modèle informatique sépare les paramètres d'influence

Pour tenter de résoudre ce problème, Köhler et son équipe ont évalué l'ensemble de données LR04 d'une manière complètement différente. Les données ont été introduites dans un modèle informatique qui simule la croissance et la fonte des grandes calottes glaciaires continentales. Ce qui le distingue :le modèle est capable de séparer l'influence de la température et celle du changement du niveau de la mer sur la ¹⁸ O concentration. Par ailleurs, il peut analyser avec précision où et quand la neige tombe et la glace augmente, plus dans l'hémisphère nord ou en Antarctique. "Les mathématiciens appellent cette séparation une déconvolution, " Köhler explique, "que notre modèle est capable de fournir."

Les résultats montrent que la séquence des glaciaires et des interglaciaires était irrégulière même au cours de la période il y a 2,6 à 1,0 million d'années, une découverte qui pourrait être cruciale dans les années à venir. Dans le cadre du grand projet européen en cours « BE-OIC (Beyond EPICA Oldest Ice Core) », les chercheurs forent plus profondément que jamais dans la glace de l'Antarctique. Avec la plus ancienne carotte de glace récupérée à ce jour, 'EPICA', ils ont « seulement » voyagé en arrière environ 800, 000 ans dans le passé. L'ancienne glace fournit, entre autres, informations sur la quantité de dioxyde de carbone contenue dans l'atmosphère terrestre à cette époque. Avec 'Beyond EPICA', ils plongeront environ 1,5 million d'années dans le passé. En combinant les mesures de dioxyde de carbone avec les analyses de Köhler, des informations précieuses peuvent être acquises sur la relation entre ces deux facteurs - les fluctuations de la séquence des glaciaires et la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère. Et cela peut nous aider à comprendre la relation fondamentale entre les gaz à effet de serre et les changements climatiques dans l'histoire glaciaire de la Terre.