Le maximum thermique paléocène-éocène (PETM) est une période de réchauffement climatique qui s’est produite il y a environ 56 millions d’années et qui a duré environ 200 000 ans, lorsque la Terre a connu des élévations de la température de surface globale d’environ 5 ° C.
Les hypothèses sur la cause de cet événement hyperthermique (réchauffement de courte durée) ont inclus la déstabilisation des hydrates de méthane (solides ressemblant à de la glace de méthane et d’eau) en raison du forçage orbital (changements du rayonnement solaire entrant dus à la variation de l’inclinaison de l’axe de la Terre et orbite) et le soulèvement de la terre provoquant l’altération des roches marines.
Cependant, de nouvelles recherches dans Climat du passé a suggéré que l’activité volcanique dans l’Atlantique Nord a contribué à des quantités importantes de gaz à effet de serre dans l’atmosphère (elle était active il y a 63 à 54 millions d’années mais a connu un pic de volcanisme il y a 56 à 54 millions d’années). L’augmentation des émissions de carbone correspond à un pic important de carbone plus léger (12C) enregistré dans les coquilles de micro-organismes fossiles vivant dans les océans à l’époque, les foraminifères. Il renforce l’effet de serre en piégeant et en absorbant la chaleur rayonnant de la surface de la Terre, provoquant une boucle de rétroaction positive de températures toujours plus élevées.
Ce volcanisme s’étend sur une vaste province ignée de l’Atlantique Nord (PNIA) située entre le Groenland, au nord du Royaume-Uni et à l’ouest de la Norvège, avec un volume total de magma supposé s’être mis en place jusqu’à 1 000 000 km3, ce qui équivaut à un réservoir de carbone de 35 000 gigatonnes. .
Pour déterminer la contribution du NAIP sur le changement climatique du PETM, le Dr Morgan Jones de l’Université d’Oslo et ses collègues se sont tournés vers les archives sédimentaires conservées sur l’île de Fur, au Danemark, où une section complète précédant le PETM jusqu’après l’événement est présent, ayant été soulevé du fond marin au cours des millénaires.
Ici, des centaines de couches de cendres (> 1 cm d’épaisseur) dérivées du NAIP peuvent être trouvées, que les scientifiques ont analysées pour des éléments particuliers afin de déterminer l’activité volcanique, les changements dans les régimes hydrologiques et les intempéries. Ces mesures sont appelées proxies et fournissent une indication des conditions environnementales passées lorsque les mesures directes ne sont pas disponibles, contrairement à aujourd’hui où nous pouvons utiliser des instruments pour mesurer les émissions en temps réel.
Les proxies volcaniques comprennent le mercure et l’osmium qui sont libérés lors des éruptions et se déposent avec la matière organique. Leur enrichissement progressif au cours de la succession indique une activité élevée du PNIA menant au PETM, avant un déclin assez rapide pendant la phase de récupération post-événement. Cela aurait été composé d’éruptions basaltiques et de dégazage thermogénique (élimination des gaz dissous des liquides) en raison du contact avec des intrusions de magma.
Dans ce dernier cas, des niveaux élevés de méthane ont contribué de manière significative au réchauffement climatique car il s’agit d’un puissant gaz à effet de serre, 28 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour piéger la chaleur sur une période de 100 ans. Le Dr Jones suggère un changement distinct dans l’activité du PNIA d’effusif (effusion de lave sur le sol) à explosif (y compris les nuages de cendres et les bombes volcaniques, par exemple) au cours de cette période.
Les proxies paléoclimatiques comprennent le carbone, le lithium et l’osmium, les deux derniers étant des traceurs de l’altération des silicates. Les abondances de lithium et d’osmium augmentent pendant le pic puis après le PETM, mettant en évidence une altération et une érosion accrues des silicates résultant d’un cycle hydrologique plus intense dû au réchauffement climatique. Cependant, les mesures de lithium ne correspondent pas entièrement à la paléotempérature de l’époque, le Dr Jones et ses collègues suggérant que le soulèvement du NAIP aurait contribué à fournir une roche plus exposée aux intempéries et à l’érosion.
L’altération post-PETM des coulées de lave basaltique riche en silice a utilisé le dioxyde de carbone de l’atmosphère pour former des composés de carbonate et de bicarbonate qui séquestreraient ce gaz à effet de serre dans la roche, aidant à extraire le dioxyde de carbone et donc à se rétablir de l’événement climatique. De plus, un cycle hydrologique amélioré a transporté les cendres vers la mer pour l’enterrement, ce qui aurait contribué à créer une boucle de rétroaction négative par laquelle plus de carbone a été retiré de l’atmosphère et de l’hydrosphère ; ainsi, le forçage à effet de serre a diminué et les températures mondiales ont diminué.
Il convient de noter que tous les enregistrements volcaniques ne sont pas conservés ici, car seules les éruptions les plus explosives auraient eu une portée de cendres de l’Atlantique Nord au Danemark pour être préservées et découvertes par des scientifiques des millions d’années plus tard. Bien qu’il reste encore beaucoup de travail à mener sur les événements liés au changement climatique sur des échelles de temps géologiques, ils sont importants à étudier car ils offrent une fenêtre sur le réchauffement climatique futur, en comprenant comment le dioxyde de carbone naturel et anthropique aura un impact sur notre monde.
Plus d’information:
Morgan T. Jones et al, Traçage du volcanisme de l’Atlantique Nord et de la connectivité de la voie maritime à travers le maximum thermique paléocène-éocène (PETM), Climat du passé (2023). DOI : 10.5194/cp-19-1623-2023.
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