La Terre "boule de neige" : avis de grand froid il y a 750 millions d'années

En 1992 et 1998 des scientifiques émettent l'hypothèse que la Terre aurait connu à la fin du Protérozoïque un épisode glaciaire majeur et unique en son genre. Les calottes polaires auraient atteint l'équateur comme l'indiquent des dépôts glaciaires caractéristiques retrouvés sur le pourtour du globe. L'équateur englacé, une terre "boule de neige", de quoi intriguer les climatologuesclimatologues... L'hypothèse d'un changement d'obliquitéobliquité de la Terre ayant été éliminée, seule une diminution de la concentration en CO₂ de l'atmosphère a paru plausible aux spécialistes. Quelle peut être la cause de cette diminution du CO₂ atmosphérique ? Les auteurs de cette publication montrent que la dislocation du super continent Rodinia a pu, à elle seule, avoir provoqué un refroidissement majeur de la planète.

En effet, il y a 800 millions d'années, à l'ère du néo-Protérozoïque, les continents de la planète étaient groupés en un super continent, la Rodinia, centré sur l'équateur et s'étendant des latitudes 60° nord à 60° sud. La Rodinia commence à se fracturer dès cette époque, probablement du fait d'une activité volcanique importante, et les blocs continentaux, qui vont donner naissance aux continents actuels, se dispersent le long de l'équateur. Cet événement majeur s'accompagne d'une part de l'ouverture d'océans et de bras de mer, créant de nouvelles sources d'humidité à proximité des continents, et d'autre part d'éruptions volcaniqueséruptions volcaniques créant d'importants épanchements basaltiquesbasaltiques à la surface des continents. L'augmentation des précipitationsprécipitations et du ruissellement sur les continents entraîne alors une dissolution accrue de l'ensemble des roches continentales, y compris des surfaces basaltiques. Or, les surfaces basaltiques, quand elles s'érodent sous l'effet de l'humidité, consomment 8 fois plus de carbonecarbone qu'une même surface granitique. On observe alors une chute du CO₂ atmosphérique déposé in fine sous forme de carbonates sédimentaires au fond des océans. Cette réaction en chaîneréaction en chaîne va donc provoquer un refroidissement de l'atmosphère, résultat attendu d'une diminution du CO₂ atmosphérique.

A partir de l'ensemble de ces données géochimiques et géophysiques, l'outil de modélisationmodélisation GEOCLIM, mis au point dans le cadre du programme interdisciplinaire du CNRS ECLIPSE-1 permet de calculer quantitativement le climatclimat et la teneur en CO₂ atmosphérique et ainsi de reconstituer précisément le scénario d'entrée en glaciationglaciation.

Le fractionnement de la Rodinia et l'augmentation des précipitations et du ruissellement auraient provoqué dans un premier temps une baisse de la température globale d'environ 8 °C. En tenant compte de l'érosion des surfaces basaltiques estimées à 7 millions de km², et de l'apparition de calottes glaciairescalottes glaciaires jusqu'à 30° de latitude, la teneur en CO₂ atmosphérique serait alors descendue jusqu'à un seuil critique où le climat, devenu instable, se serait refroidi brutalement, perdant environ 50°C au total et initiant une glaciation "boule de neige" aux alentours d'il y a 750 millions d'années.

Les auteurs de l'article présentent donc un scénario simple de l'occurrence d'une glaciation globale au cours du néo-Protérozoïque, qui serait la conséquence naturelle du fractionnement de la Rodinia aux moyennes et basses latitudes. Ce scénario permet par ailleurs de comprendre pourquoi de telles glaciations ne se sont pas renouvelées au cours des derniers 570 millions d'années, marqués entre autres par l'apparition de la vie multicellulaire, une configuration exclusivement équatoriale des continents ne s'étant plus jamais reproduite.

Outil novateur, le modèle GEOCLIM pourra aussi être utilisé pour expliquer d'autres événements climatiques plus récents.