Chaud et humide :Utilisation de minéraux de sols anciens, Les chercheurs de l'ETH reconstituent le climat qui régnait sur Terre il y a 55 millions d'années. Leurs découvertes les aideront à mieux évaluer à quoi pourrait ressembler notre climat à l'avenir.

Entre 57 et 55 millions d'années, l'époque géologique connue sous le nom de Paléocène s'est terminée et a cédé la place à l'Éocène. À ce moment-là, l'atmosphère était essentiellement inondée par le gaz à effet de serre dioxyde de carbone, avec des niveaux de concentration atteignant 1, 400 ppm à 4, 000 ppm. Il n'est donc pas difficile d'imaginer que les températures sur Terre ont dû ressembler à celles d'un sauna. C'était chaud et humide, et la glace sur les calottes polaires avait complètement disparu.

Le climat de cette époque fournit aux chercheurs une indication sur la façon dont le climat actuel pourrait évoluer. Alors que les niveaux préindustriels de CO atmosphérique 2 s'élevait à 280 ppm, mesure d'aujourd'hui 412 ppm. Les climatologues pensent que le CO 2 les émissions générées par l'activité humaine pourraient porter ce chiffre à 1, 000 ppm d'ici la fin du siècle.

En utilisant de minuscules minéraux de sidérite dans des échantillons de sol prélevés dans d'anciens marécages, un groupe de chercheurs de l'ETH Zurich, La Pennsylvania State University et la CASP de Cambridge (Royaume-Uni) ont reconstitué le climat qui régnait à la fin du Paléocène et au début de l'Éocène. Leur étude vient d'être publiée dans la revue Géosciences de la nature .

Les minéraux de sidérite se sont formés dans un environnement de sol sans oxygène qui s'est développé sous une végétation dense dans les marécages, qui étaient abondants le long des côtes chaudes et humides du Paléocène et de l'Éocène.

Reconstituer les conditions climatiques de l'équateur aux régions polaires, les chercheurs ont étudié les sidérites de 13 sites différents. Ceux-ci étaient tous situés dans l'hémisphère nord, couvrant toutes les latitudes géographiques des tropiques à l'Arctique.

Humidité ambiante

"Notre reconstruction du climat basée sur les échantillons de sidérite montre qu'une atmosphère chaude s'accompagne également de niveaux élevés d'humidité, " dit l'auteur principal Joep van Dijk, qui a terminé son doctorat dans le groupe du professeur Stefano Bernasconi à l'Institut géologique de l'ETH de 2015 à 2018.

Par conséquent, il y a 57 à 55 millions d'années, la température annuelle moyenne de l'air à l'équateur où se trouve la Colombie aujourd'hui était d'environ 41 °C. En Sibérie arctique, la température estivale moyenne était de 23 °C.

À l'aide de leur « hygromètre » à sidérite, " les chercheurs ont également démontré que le taux d'humidité global de l'atmosphère, ou l'humidité spécifique, était beaucoup plus élevée au Paléocène et à l'Éocène qu'elle ne l'est aujourd'hui. En outre, la vapeur d'eau restait dans l'air plus longtemps parce que l'humidité spécifique augmentait plus rapidement que l'évaporation et les précipitations. Cependant, l'augmentation de l'humidité spécifique n'était pas la même partout.

Puisqu'ils avaient accès à la sidérite sous toutes les latitudes, les chercheurs ont également pu étudier la configuration spatiale de l'humidité spécifique. Ils ont découvert que les tropiques et les latitudes plus élevées auraient eu des niveaux d'humidité très élevés.

Les chercheurs attribuent ce phénomène à la vapeur d'eau qui a été transportée vers ces zones depuis les régions subtropicales. L'humidité spécifique a augmenté le moins dans les régions subtropicales. Alors que l'évaporation augmente, les précipitations ont diminué. Cela a entraîné un niveau plus élevé de vapeur d'eau atmosphérique, qui a finalement atteint les pôles et l'équateur. Et la vapeur atmosphérique emportait de la chaleur avec elle.

Les climatologues observent encore aujourd'hui le flux de vapeur d'eau et de chaleur des régions subtropicales vers les tropiques. "Le transport de chaleur latente aurait probablement été encore plus important pendant l'Eocène, " dit van Dijk. " Et l'augmentation du transport de chaleur vers les hautes latitudes pourrait bien avoir été propice à l'intensification du réchauffement dans les régions polaires, " il ajoute.

Pas assez de temps pour s'adapter

Ces nouvelles découvertes suggèrent que le réchauffement climatique actuel va de pair avec un transport accru d'humidité, et par extension la chaleur, dans l'atmosphère. "Le transport de l'humidité atmosphérique est un processus clé qui renforce le réchauffement des régions polaires, ", explique van Dijk.

« Bien que le CO 2 le contenu dans l'atmosphère était beaucoup plus élevé à l'époque qu'il ne l'est aujourd'hui, l'augmentation de ces valeurs a eu lieu sur des millions d'années, " fait-il remarquer. " Les choses sont différentes aujourd'hui. Depuis le début de l'industrialisation, les humains ont plus que doublé le niveau de CO atmosphérique 2 sur une période de seulement 200 ans, " explique-t-il. Dans le passé, les animaux et les plantes ont eu beaucoup plus de temps pour s'adapter aux conditions climatiques changeantes. "Ils ne peuvent tout simplement pas suivre le développement rapide d'aujourd'hui, ", dit van Dijk.

Recherche intense de cristaux de sidérite

Trouver les sidérites n'a pas été facile. Pour une chose, les minéraux sont minuscules, de plus, ils se produisent uniquement dans les marécages fossiles, qui aujourd'hui ne se trouvent souvent qu'à plusieurs kilomètres sous la surface de la Terre. Cela a rendu difficile, voire impossible, pour les chercheurs de déterrer eux-mêmes des sidérites. "Nous avons fait plusieurs expéditions sur des sites où nous pensions que des sidérites pourraient se produire, mais nous les avons trouvées à un seul de ces endroits, ", dit van Dijk.

Heureusement, l'un des co-auteurs de l'étude, Tim White, un Américain de l'Université d'État de Pennsylvanie - possède la plus grande collection de sidérite au monde.