22.9.2024
Une nouvelle étude offre l'aperçu le plus détaillé à ce jour de l'évolution de la température à la surface de la Terre au cours du Phanérozoïque, le dernier des quatre éons géologiques de l'échelle des temps géologiques de la Terre, qui couvre la période allant de 538,8 millions d'années à aujourd'hui.
La nouvelle courbe révèle que la température de la Terre a varié plus qu'on ne le pensait pendant une grande partie de l'éon phanérozoïque et confirme également que la température de la Terre est fortement corrélée à la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Des recherches publiées en 2020 ont reconstitué les variations de température pour les 66 derniers millions d'années, mais grâce à une nouvelle approche, l'équipe internationale à l'origine de la nouvelle étude a considérablement élargi cette courbe de température.
La répartition fossile des animaux et des plantes tolérants au froid ou à la chaleur fournit les premiers indices sur les températures anciennes. Les scientifiques peuvent reconstituer les températures océaniques passées en analysant la chimie des coquillages anciens, des micro-organismes fossilisés et de la matière organique préservée. Même les roches et les minéraux peuvent aider à cartographier les climats passés. Par exemple, les dépôts de sel et autres roches d'évaporation sont le signe d'un environnement chaud, et la glendolite est un minéral qui ne peut se former que dans l'eau froide.
Les chercheurs ont combiné des relevés de température provenant de diverses sources dans une base de données appelée PhanTASTIC (Phanerozoic Technique Averaged Surface Temperature Integrated Curve Project) et l'ont intégrée aux modèles climatiques à l'aide d'une approche appelée assimilation de données.
"Cette méthode a été développée à l'origine pour les prévisions météorologiques", explique Emily Judd, auteur principal du nouvel article et ancienne chercheuse postdoctorale au Smithsonian's National Museum of Natural History et à l'université de l'Arizona. "Au lieu de l'utiliser pour prévoir le temps futur, nous l'utilisons ici pour prévoir les climats anciens.
L'équipe de l'Arizona a compilé plus de 150 000 points de données publiés, tandis que leurs collègues de l'université de Bristol ont généré plus de 850 simulations de modèles de ce qu'aurait pu être le climat de la Terre à différentes périodes, en fonction de la position des continents et de la composition de l'atmosphère. Les chercheurs ont ensuite utilisé l'assimilation de données pour combiner ces deux sources de données et créer une courbe plus précise de la façon dont la température de la Terre a varié au cours des 485 millions d'années écoulées.
La nouvelle courbe révèle que la température a varié plus fortement qu'on ne le pensait auparavant. Elle commence avec l'Hirnantien, une période d'oscillation climatique majeure qui a duré d'environ 460 à environ 420 millions d'années. La période la plus froide de l'échelle analysée est la glaciation du Karoo, qui a duré d'environ 360 à 260 millions d'années. Mais dans l'ensemble, le Phanérozoïque a été caractérisé par des climats doux à chauds, avec des températures moyennes à la surface du globe allant de 52 à 97 degrés Fahrenheit (ou 11 à 36 degrés Celsius). Pendant les périodes les plus chaudes, les températures mondiales ne sont pas descendues en dessous de 77 degrés Fahrenheit (25 degrés Celsius). Au cours des 60 derniers millions d'années, la Terre a commencé à se refroidir après avoir atteint un pic pendant la "serre du Crétacé". Aujourd'hui, la température moyenne mondiale est d'environ 59 degrés Fahrenheit (15 degrés Celsius). Les auteurs notent également que les périodes de chaleur extrême étaient le plus souvent liées à des niveaux élevés de dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre, dans l'atmosphère.
Le fait d'affiner la manière dont la température de la Terre a fluctué au cours des temps les plus reculés fournit un contexte crucial pour comprendre le changement climatique moderne.
"Si vous étudiez les deux derniers millions d'années, vous ne trouverez rien qui ressemble à ce que nous attendons en 2100 ou 2500", déclare Scott Wing, conservateur de paléobotanique au Smithsonian, dont les recherches se concentrent sur le maximum thermique du Paléocène-Éocène, une période de réchauffement rapide de la planète il y a 55 millions d'années.
"Il faut remonter encore plus loin, jusqu'aux périodes où la Terre était vraiment chaude, car c'est la seule façon de mieux comprendre comment le climat pourrait changer à l'avenir".
La courbe montre qu'au cours des 10 à 30 derniers millions d'années, la Terre a été beaucoup plus froide qu'au cours des 300 millions d'années précédentes. Mais le changement climatique anthropique causé par nos émissions de gaz à effet de serre réchauffe actuellement la planète à un rythme beaucoup plus rapide que même les épisodes de réchauffement les plus rapides du Phanérozoïque.
Certains épisodes de changement climatique rapide au cours du Phanérozoïque, comme le montrent les archives fossiles, coïncident avec des extinctions massives. "L'homme et les espèces avec lesquelles nous partageons la planète sont adaptés à un climat froid. Il est dangereux de nous placer rapidement dans un climat plus chaud", conclut Jessica Tierney, paléoclimatologue à l'université de l'Arizona.
Bien que ce nouvel article constitue l'étude la plus détaillée et la plus solide du changement de température à ce jour, il est loin d'être un projet achevé, selon Brian Huber, conservateur de la collection de micropaléontologie, qui étudie les fossiles microscopiques pour comprendre les conditions environnementales du passé.
"Nous sommes tous d'accord pour dire qu'il ne s'agit pas de la courbe finale", a déclaré M. Huber. "Les chercheurs continueront à découvrir d'autres indices sur le passé profond, ce qui permettra de réviser cette courbe à l'avenir."
L'étude complète, intitulée "A 485-million-year history of Earth's surface temperature", a été publiée dans la revue Science et peut être consultée en ligne ici.
Le matériel supplémentaire et les interviews ont été fournis par la Smithsonian Institution et l'Université de l'Arizona.
David Bressan est un géologue professionnel et un blogueur scientifique qui s'intéresse à l'influence du passé de la Terre sur la société et la vie quotidienne d'aujourd'hui. De 2011 à 2014, son blog sur la géologie a été hébergé par Scientific American et maintenant, depuis près d'une décennie, par Forbes. Il couvre les événements géologiques en cours, des tremblements de terre aux volcans, les nouvelles découvertes sur les roches et les minéraux, ainsi que la découverte occasionnelle de fossiles.
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