Une nouvelle étude décrit une période de changement climatique mondial rapide dans un monde recouvert de glace un peu comme le présent, mais il y a 304 millions d’années. En environ 300 000 ans, les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique ont doublé, les océans sont devenus anoxiques et la biodiversité a chuté sur terre et en mer.
« Ce fut l’un des événements de réchauffement les plus rapides de l’histoire de la Terre », a déclaré Isabel Montañez, éminente professeure au Département des sciences de la Terre et des planètes de l’Université de Californie à Davis.
Bien que plusieurs autres événements «hyperthermiques» ou de réchauffement rapide soient connus dans l’histoire de la Terre, il s’agit du premier identifié dans une glacière terrestre, lorsque la planète avait des calottes glaciaires et des glaciers, comparables à nos jours. Il montre qu’un climat de glacière peut être plus sensible aux changements du dioxyde de carbone atmosphérique que des conditions plus chaudes, lorsque les niveaux de CO2 sont déjà plus élevés. L’ouvrage est publié cette semaine dans Actes de l’Académie nationale des sciences.
Le laboratoire de Montañez a étudié la période d’il y a 300 millions à 260 millions d’années, lorsque le climat de la Terre est passé d’une glacière glaciaire à une serre chaude et sans glace. En 2007, ils ont montré que le climat a oscillé plusieurs fois au cours de cette période.
Plus récemment, l’équipe de Montañez et d’autres ont pu se concentrer sur une transition il y a 304 millions d’années, la frontière Kasimovian-Gzhelian ou KGB. Ils ont utilisé plusieurs proxys, y compris les isotopes du carbone et les oligo-éléments des roches et des fossiles végétaux, et la modélisation pour estimer le CO2 atmosphérique à l’époque.
Les chercheurs estiment qu’environ 9 000 gigatonnes de carbone ont été libérées dans l’atmosphère juste avant la limite KG.
« Nous n’avons pas de taux, mais c’était l’un des plus rapides de l’histoire de la Terre », a déclaré Montañez. Cela a doublé le CO2 atmosphérique d’environ 350 parties par million, comparable aux niveaux préindustriels modernes, à environ 700 ppm.
Zones mortes de l’océan profond
L’une des conséquences du réchauffement climatique est l’anoxie marine, ou une baisse de l’oxygène dissous dans l’océan. La fonte des calottes glaciaires libère de l’eau douce à la surface de l’océan, créant une barrière à la circulation des eaux profondes et coupant l’apport d’oxygène. Sans oxygène, la vie marine meurt.
Le manque d’oxygène laisse sa marque dans les isotopes de l’uranium incorporés dans les roches qui se forment au fond de l’océan. En mesurant les isotopes de l’uranium dans les roches carbonatées de la Chine actuelle, les chercheurs ont pu obtenir une approximation de la quantité d’oxygène – ou de son absence – dans l’océan lorsque ces roches ont été déposées.
Environ 23% des fonds marins dans le monde sont devenus des zones mortes anoxiques, estiment-ils. Cela correspond à d’autres études montrant de grandes pertes de biodiversité sur terre et en mer en même temps.
L’effet de la libération de carbone sur l’anoxie océanique était significativement plus important que celui observé dans d’autres études de réchauffement rapide dans des conditions de «serre». C’est peut-être parce que le niveau de référence du CO2 atmosphérique était déjà beaucoup plus élevé.
« Si vous augmentez le CO2 de la même quantité dans un monde sous serre, il n’y a pas beaucoup d’effet, mais les glacières semblent être beaucoup plus sensibles au changement et à l’anoxie marine », a déclaré Montañez.
La libération massive de carbone peut avoir été déclenchée par des éruptions volcaniques qui ont déchiré des lits de charbon carbonifères, a déclaré Montañez. Les éruptions auraient également déclenché des incendies et le réchauffement pourrait avoir fait fondre le pergélisol, entraînant la libération de plus de carbone organique.
Montañez est co-auteur correspondant de l’article avec Jitao Chen, ancien chercheur postdoctoral à UC Davis et maintenant à l’Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing, Chine et Xiang-dong Wang, Université de Nanjing, Chine.
Anoxie marine liée au réchauffement climatique brutal pendant l’avant-dernière glacière de la Terre, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2115231119