Imaginons que ce soit le Crétacé supérieur, il y a environ 66 à 100 millions d’années. Nous avons des dinosaures qui parcourent la terre et des espèces d’oiseaux à l’allure étrange, bien que le requin tel que nous le connaissons nage déjà dans les océans préhistoriques, qui couvrent 82 % de la Terre. Les séquoias et autres conifères font leur apparition, tout comme les roses et les plantes à fleurs, et avec eux viennent les abeilles, les termites et les fourmis. Surtout, il fait chaud, volcaniquement actif et humide partout avec à peine une calotte glaciaire en vue.
Sauf que, selon un groupe de scientifiques de l’UC Santa Barbara, de l’Université de l’Oregon et de l’Université du Manitoba, des conditions glaciales existaient dans la région du pôle Sud.
« Et ce n’était pas seulement un glacier à une seule vallée », a déclaré le géologue de l’UCSB John Cottle, « c’était probablement plusieurs glaciers ou une grande calotte glaciaire ». Contrairement à notre image largement répandue du Crétacé supérieur comme « chaud partout », a-t-il dit, il existe des preuves que la glace polaire existait pendant cette période, même au plus fort des conditions de serre mondiales. L’étude des géologues est publiée dans la revue Communication Nature.
Un puzzle préhistorique
Avance rapide jusqu’à aujourd’hui. Imaginons que nous sommes en Antarctique. Il fait froid, c’est stérile, et nous nous tenons près d’un grand groupe de roches vitreuses exposées le long des montagnes transantarctiques, à côté de la plate-forme de glace de Ross, appelée le complexe igné de Butcher Ridge (BRIC).
« En fait, j’ai entendu parler de ces rochers quand j’étais étudiant diplômé il y a environ 20 ans, et ils sont vraiment bizarres », a déclaré Cottle. Éloigné, même selon les normes d’exploration antarctique d’aujourd’hui, le BRIC est inhabituel parce que la composition et la formation des roches ne sont pas caractéristiques des formations rocheuses voisines, avec, entre autres, de grandes quantités de verre et d’altérations en couches qui indiquent des événements physiques, chimiques ou environnementaux importants qui modifié leur composition minérale.
Cottle a eu la chance de finalement échantillonner le BRIC lors d’une récente expédition, et en analysant comment il s’est formé, lui et son équipe ont rencontré une « quantité d’eau inhabituellement importante ».
« Vous avez donc une roche très chaude qui interagit avec l’eau et, en refroidissant, l’incorpore dans le verre », a-t-il déclaré. « Si vous regardez la composition, vous pouvez dire quelque chose sur l’origine de cette eau. Elle peut exister sous forme d’hydroxyle, ce qui vous indique qu’elle provient probablement du magma, ou elle peut être moléculaire, ce qui signifie qu’elle est probablement externe. «
Ce qu’ils s’attendaient à voir, c’est que l’altération de la roche était causée par l’eau déjà présente dans le magma lors de son refroidissement. Ce qu’ils ont trouvé à la place était un enregistrement d’un processus climatique dont on pensait qu’il n’existait pas à l’époque.
Dans leur analyse spectroscopique des échantillons, les chercheurs ont déterminé que si une partie de l’eau provenait en effet du magma alors qu’il montait de l’intérieur de la Terre, alors que la roche en fusion se refroidissait en verre juste sous la surface de la Terre, elle incorporait également des eaux souterraines.
« Nous avons déterminé que la majeure partie de l’eau contenue dans ces roches est d’origine externe », a déclaré Cottle. « Nous avons ensuite mesuré la composition isotopique de l’oxygène et de l’hydrogène de l’eau et elle correspond très bien à la composition de la neige et de la glace de l’Antarctique. »
Pour verrouiller leur résultat, Cottle et son équipe ont également mené une géochronologie argon-argon pour dater la roche et son altération.
« Le problème est que ces roches sont jurassiques, donc âgées d’environ 183 millions d’années », a-t-il déclaré. « Donc, lorsque vous mesurez l’altération, ce que vous ne savez pas, c’est quand cela s’est produit. » Ils ont pu retrouver l’âge de la roche (Jurassique), mais aussi trouvé un âge plus jeune (Crétacé). « Ainsi, lorsque ces roches se sont refroidies et ont été modifiées », a-t-il poursuivi, « cela a également réinitialisé l’isotope de l’argon, et vous pouvez faire correspondre l’âge de l’altération à la composition de l’altération. »
Il existe d’autres roches volcaniques similaires à environ 700 km au nord du BRIC qui ont également un âge d’altération du Crétacé, ce qui indique que la glaciation polaire aurait pu être régionalement étendue en Antarctique à cette époque. « Ce que nous aimerions faire, c’est aller dans d’autres endroits de l’Antarctique et voir si nous pouvons déterminer l’ampleur de la glaciation, si nous récupérons les mêmes résultats que nous avons déjà trouvés », a-t-il déclaré.
Trouver des preuves de grandes calottes glaciaires remontant au Crétacé pourrait ne pas modifier notre image générale d’une Terre chaude et humide à cette époque, a déclaré Cottle, « mais nous devrions penser au Crétacé et à l’Antarctique tout à fait différemment de ce que nous faisons maintenant. »
La recherche dans cette étude a également été menée par Demian A. Nelson (auteur principal) de l’UCSB, Ilya N. Bindeman de l’Université de l’Oregon et Alfredo Camacho de l’Université du Manitoba.
Demian A. Nelson et al, Les isotopes d’hydrogène ultra-appauvris dans le verre hydraté enregistrent la glaciation du Crétacé supérieur en Antarctique, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-32736-9