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Posté par Isabelle le Lundi 13/11/2017 à 12:00
Quand la Terre fut une « boule de neige »
Une collaboration internationale publie dans Science Advances, le 8 novembre 2017, une synthèse sur deux épisodes climatiques au cours desquels la Terre fut couverte de glace et de neige. Cet article dresse le bilan de plus de 35 ans de recherches et de polémiques scientifiques sur le fonctionnement d’une Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...) « boule de neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être ramifiés d'une infinité de façons....) » très éloigné de ce que nous connaissons aujourd’hui.


Cisaillement dans des couches de glace: Lors des épisodes de Terre "Snowball" l’épaisseur des plateformes de glace était telle qu’il existait des fissures profondes et très peu éclairées, qui, de ce fait,  avaient essentiellement un rôle de "cheminée" dans les échanges de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) entre l'océan et l'atmosphère plutôt que de procurer de l’énergie par photosynthèse aux organismes vivants. © Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient...) Advances DOI 10.1126/sciadv.1600983.

La Terre a connu, au Néoprotérozoïque, deux périodes au cours desquelles elle fut totalement couverte de glace et de neige (Snowball Earth), entre 717 et 659 millions d’années (Ma), puis entre 649 et 635 Ma avant notre ère.
Dès les années 1960, ces épisodes ont été décrits à partir de données géologiques et glaciologiques par le Britannique Walter Brian Harland. À cette époque cependant, aucun processus connu ne permettait d’expliquer comment la planète était sortie rapidement d’une telle glaciation (Une glaciation ou période glaciaire est à la fois une phase paléoclimatique froide et une période géologique de la Terre durant laquelle une part importante des continents est englacée.).
En effet, sous le seul effet de la luminosité solaire, le dégel aurait pris des milliards d’années.

À la fin des années 1980, les scientifiques ont proposé un processus de seulement quelques dizaines de millions d’années. Sur une Terre totalement englacée, le CO2 émis par les volcans n’est plus absorbé par les puits de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) comme l’océan et la biosphère ; il s’accumule dans l’atmosphère jusqu’à des teneurs très élevées, provoquant un effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire)...) puissant, suivi d’une débâcle.

Les climatologues du Laboratoire des sciences du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la...) et de l’environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) (CEA-CNRS-UVSQ, Paris-Saclay), en collaboration avec Yves Godderis, du laboratoire Géosciences Environnement Toulouse, se sont attachés à revisiter les relations entre climat et cycle du carbone pendant ces glaciations.

À travers une dizaine d’articles, ils ont contribué à éclaircir plusieurs points.

- La répartition particulière des continents, essentiellement au niveau des tropiques, a pu favoriser le basculement (Le basculement, dans le domaine de l'astronautique, est l'inclinaison progressive d'un véhicule spatial autour d'un axe quelconque. Le...) vers une Terre totalement englacée.

- Les relations entre climat et cycle du carbone sur une Terre gelée sont beaucoup plus complexes que dans le modèle initial, en particulier parce qu’en réalité, une partie de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) océanique reste libre de glace et autorise des échanges de CO2 entre les réservoirs atmosphérique et océanique.

- La sortie d’une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un...) Snowball Earth n’est pas simplement une grande débâcle reliée mécaniquement au dépassement d’un seuil de concentration en CO2 dans l’atmosphère. Lorsque les valeurs de CO2 deviennent importantes, les paramètres orbitaux de notre planète entrent en scène. Ils enclenchent une série d’oscillations glaciaires-interglaciaires, analogues aux transitions glaciaires-interglaciaires du quaternaire décrites par Milankovitch (1). Chacune de ces périodes interglaciaires contribue au réchauffement progressif jusqu’à la débâcle.

Alors même que la vie (La vie est le nom donné :) existe depuis 3,7 milliards d’années, le climat terrestre a connu, pendant des millions d’années, des dérégulations majeures qui ont conduit à un fonctionnement de la Terre très différent pendant ces évènements de terre boule de neige par rapport à celui que nous connaissons depuis l’explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus...) cambrienne (540 Ma).

À l’heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) de la vie sur d’autres planètes, il serait intéressant de poursuivre l’étude détaillée de ces épisodes pour documenter les variations de la teneur en oxygène dans l’atmosphère au cours des âges et le développement de la vie.

Note:
(1) Les cycles glaciaires-interglaciaires des derniers millions d’années s‘expliquent par des variations de l’énergie solaire reçue au sommet de l’atmosphère sous l’effet de trois paramètres astronomiques: l’excentricité de l’orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) de la planète, l’obliquité ou inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de...) de son axe de rotation par rapport au plan orbital et la précession de cet axe.


Références publication:
?Hoffman, P. F., Abbot, D. S., Ashkenazy, Y., Benn, D. I., Brocks, J. J., Cohen, P. A., Cox, G. M., Creveling, J. R., Donnadieu, Y., Erwin, D. H., Fairchild, I. J., Ferreira, D., Goodman, J. C., Halverson, G. P., Jansen, M. F., Le Hir, G.,Love, G. D., Macdonald, F. A., Maloof, A. C., Partin, C. A., Ramstein, G., Rose, B. E. J., Rose, C. V., Sadler, P. M., Tziperman, E., Voigt, A. and Warren, S. G. (2017) Snowball Earth climate dynamics and Cryogenian geology–geobiology. Science Advances. ISSN 2375-2548 DOI 10.1126/sciadv.1600983.

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Source: CEA