La naissance de l'Antarctique

La façon dont les nappes glaciaires se sont formées rapidement dans l'Antarctique lors de la Grande coupure Éocène-Oligocène, il y a quelque 34 millions d'années, demeure une énigme pour les scientifiques.

Deux théories s'opposent :

La première théorie repose sur les changements climatiques mondiaux. Les scientifiques ont démontré que les taux atmosphériques de dioxyde de carbone ont diminué de façon constante depuis le début de l'ère cénozoïque, il y a 66 millions d'années. Lorsque ces taux sont descendus en deçà d'un seuil critique, la baisse de la température du globe a permis la formation des nappes glaciaires dans l'Antarctique.

La seconde théorie repose sur les changements spectaculaires survenus dans la configuration de la circulation océanique. Selon cette théorie, l'augmentation considérable de la profondeur du passage de Drake (qui sépare l'extrémité sud de l'Amérique du Sud et l'Antarctique) survenue il y a quelque 35 millions d'années a déclenché une réorganisation complète de la circulation océanique. L'augmentation de l'écart entre les masses continentales de l'Antarctique et l'Amérique du Sud a entraîné la formation du puissant courant circumpolaire antarctique qui a fait fonction de barrière d'eau et empêché efficacement les eaux plus chaudes et moins salées de l'Atlantique Nord et du Pacifique central de se déplacer au sud vers les masses continentales de l'Antarctique. Ces dernières se sont ainsi trouvées isolées, et les températures plus basses ont permis la formation des nappes glaciaires.

Personne n'avait cru bon jusqu'ici de concilier les deux théories

Selon une équipe de chercheurs dirigée par des scientifiques du Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Université McGill, la meilleure façon de comprendre la formation des nappes glaciaires dans l'Antarctique consisterait en fait à concilier les deux théories.

Dans un article publié plus tôt cette semaine dans la revue Nature Geoscience, les chercheurs font valoir les arguments suivants :

• l'augmentation de la profondeur du passage de Drake a modifié la circulation océanique, ce qui a eu pour conséquence d'entraîner les eaux chaudes vers le nord suivant une configuration semblable à celle que l'on observe dans le Gulf Stream, qui réchauffe actuellement le nord-ouest de l'Europe;

• cette réorganisation de la circulation océanique résultant du déplacement des eaux chaudes vers le nord a entraîné une augmentation des précipitations; il y a quelque 35 millions d'années, ces précipitations accrues ont eu pour conséquence de réduire les taux atmosphériques de dioxyde de carbone. Ultimement, en raison d'un processus appelé « altération des silicates » (au cours duquel les roches silicatées se désagrègent lentement au contact de l'eau, ce qui a pour conséquence d'emprisonner le dioxyde de carbone atmosphérique dans le calcaire), les taux atmosphériques de dioxyde de carbone ont chuté à un point tel que les nappes glaciaires ont pu se former rapidement dans l'Antarctique.

Circulation océanique et changements climatiques

Galen Halverson, qui enseigne au Département des sciences de la Terre et des planètes de l'Université McGill, est l'un des auteurs de l'article. Selon lui, personne n'avait encore cru bon de concilier les deux théories, car les chercheurs ne pensent pas instinctivement à étudier comment la réorganisation de la configuration de la circulation océanique ? qui se produit sur des milliers d'années ? peut influer sur l'altération des silicates à l'échelle mondiale qui, à son tour, influe sur le climat mondial au cours de centaines de milliers d'années.

« Il s'agit d'une leçon intéressante pour nous en matière de changements climatiques », affirme le Pr Halverson, « car nous nous trouvons devant un changement radical entre deux états climatiques stables en Antarctique - des glaciers se sont formés rapidement là où il n'y en avait pas. Nous réalisons la complexité des changements climatiques et l'ampleur des effets exercés par la réorganisation de la circulation océanique sur le climat mondial lorsqu'on les étudie en fonction de l'échelle des temps géologiques. »

L'article « Enhanced weathering and CO2 drawdown caused by latest Eocene strengthening of the Atlantic meridional overturning circulation », par Geneviève Elsworth et coll., a été publié dans Nature Geoscience : http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2888.html. DOI :10.1038/ngeo2888

Cette étude a été financée par la Fondation canadienne pour l'innovation, l'Institut canadien de recherches avancées et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.