Il y a 56 millions d'années, les volcans ont relâché d'importantes quantités de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. La Planète s'est alors réchauffée rapidement lors de cette période appelée le Maximum Thermique du passage Paléocène-Eocène (PETM). Les scientifiques comparent souvent cette période difficile pour la vie sur Terre, avec des extinctions de masse, avec celle qui nous attend dans le futur, si les humains continuent à émettre autant de gaz à effet de serre.

L'université de l'Arizona a publié une étude dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences qui permet de visualiser avec précision sur un globe terrestre le niveau des températures et des précipitationsprécipitations durant cette période de Maximum Thermique. L'objectif est de montrer à quel point le climatclimat est sensible aux émissionsémissions de dioxyde de carbone, des émissions qui sont actuellement en hausse continue depuis 250 ans. Selon l'université, le PETM est un bon indicateur de ce qui attend l'humanité dans le futur si elle ne modifie pas drastiquement son comportement envers la Planète. Sans être non plus l'équivalent à 100 % du climat futur, car d'autres paramètres climatiques étaient différents à l'époque, le PETM rejoint tout de même beaucoup les prévisions futures alarmantes envisagées par le Giec dans son dernier rapport. Ces deux périodes, le PETM et notre climat futur, ont toutes les deux en commun un réchauffement plus rapide des pôles que le reste du monde appelé l'amplification polaire, des moussonsmoussons plus pluvieuses sur les régions du monde concernées, des tempêtestempêtes hivernales plus fortes, moins de pluie sur les TropiquesTropiques.

La carte du climat il y a 56 millions d'années. © Jessica Tierney

Vers 7 °C de plus si nos émissions de carbone doublent

Mais comment les paléoclimatologues ont-ils réussi à connaître le niveau des températures d'il y a plus de 50 millions d'années et les phénomènes météométéo de cette époque ? En analysant des fossilesfossiles tout d'abord, puis en effectuant des calculs et simulations sur les modèles de prévision climatique. Ils ont ainsi pu recréer une carte climatique de la Terre il y a 56 millions d'années, tout en prenant en compte la différence de localisation des continents à l'époque. Les chercheurs estiment qu'à l'époque le niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère était compris entre 850  ppmppm et 3.000 ppm. En comparaison, le niveau présent aujourd'hui est de 420 ppm, alors qu'il n'était que de 280 ppm avant la Révolution Industrielle.

Pendant la période du PETM, les températures étaient 5 à 6 °C plus élevées sur le globe que celles de la période juste avant, ce qui montre à quel point l'augmentation du dioxyde de carbone a conduit à un réchauffement global rapide en l'espace de quelques milliers d'années. Le dernier rapport du GiecGiec prévoit un réchauffement de notre climat actuel de 2 à 5 °C de plus si nos émissions de carbone doublent, une trajectoire vers laquelle nous nous dirigeons. L'étude des émissions de carbone au cours du PETM tend vers une évolution encore plus grave en cas de doublement de ce gaz à effet de serre : 5,7 à 7,4 °C de plus. L'étude montre finalement que le réchauffement climatiqueréchauffement climatique sera donc encore plus rapide que prévu si nos émissions de carbone continuent à augmenter au rythme actuel.

Vers un climat qui ressemble à celui qui régnait sur Terre il y a 50 millions d’années ?

Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 17 juillet 2022

Si l'Humanité ne fait rien pour réduire ses émissions de gaz à effet de serre, le climat sur Terre à l'horizon 2100-2150 va se rapprocher de celui de l'Éocène. Il y a environ 50 millions d'années, la Terre possédait alors des forêts humides et marécageuses semblables à celles de la Floride, jusqu'en ArctiqueArctique !

Une équipe de chercheurs en géosciences anglo-saxons a joué à un jeu que plusieurs de leurs collègues, et eux-mêmes, ont déjà pratiqué depuis un certain temps déjà. Il s'agit d'utiliser les prédictions de modèles climatiquesmodèles climatiques selon différents scénarios de maîtrise des émissions de gaz carbonique, considérés par le Giec, pour tenter de les connecter aux données paléoclimatologiques.

Mais, comme le montre leur travail publié dans un article de Proceedings of the National Academy of Sciences (Pnas), ce n'est pas à quelques centaines de milliers d'années qu'ils ont été contraints de remonter mais à plusieurs millions d'années pour rendre compte des effets du réchauffement climatique en cours. Le scénario le plus inquiétant, et ils ne sont pas les premiers à aboutir à cette conclusion, les oblige à remonter à environ 50 millions d'années dans le passé. Plus précisément, à une période de l'histoire de la Terre où elle n'était encore pas très loin de ce qui est appelé le maximum thermique du Paléocène-Éocènemaximum thermique du Paléocène-Éocène (Paleocene-Eocene Thermal Maximum, ou PETM).

En fouillant les archives géologiques, on a en effet découvert, qu'il y a environ 56 millions d'années, les températures mondiales auraient alors augmenté d'environ 5 à 8 °C en seulement 20.000 ans. Cette augmentation s'est accompagnée d'une hausse correspondante du niveau des mers, en même temps que les océans se réchauffaient. Le Groenland méritait bien son nom de pays verdoyant à cette époque qui voyait, de plus, l'apparition des premières baleines, des premiers chevaux et des premiers primatesprimates. En fait, comme l'explique la vidéo ci-dessous, tout l'Arctique était complètement libre de glace et ressemblait par endroit aux régions humides, chaudes et marécageuses que l'on peut trouver aujourd'hui, par exemple en Floride. Cet état de chose va persister pendant quelques millions d'années après la fin du PETM il y a 53 millions d'années. La calotte polairecalotte polaire ne reviendra qu'il y a environ 35 millions d'années. L'origine exacte du PETM est mal comprise, bien que l'on sache qu'elle fut la conséquence d'une augmentation de la présence de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, en l'occurrence du gaz carbonique mais peut-être aussi du méthane.

Le retour de l'Éocène au XXIIe siècle, si l'on ne fait rien pour le climat

Dans l'article de Pnas, les chercheurs ont utilisé trois des principaux modèles climatiques étudiés par des instituts prestigieux. En l'occurrence et par exemple, le HadCM3 (abréviation de Hadley Center Coupled Model, version 3), un modèle qui permet de simuler à la fois la circulation atmosphériquecirculation atmosphérique mais aussi la circulation océanique avec le couplage atmosphère-océan (AOGCM) développé au Centre Hadley au Royaume-Uni. C'était l'un des principaux modèles utilisés dans le troisième rapport d'évaluation du Giec en 2001. Ces modèles ont des limites et des défauts mais pas assez pour que l'on ne puisse pas prendre sérieusement leurs prédictions.

Deux scénarios ont servi de base aux calculs des superordinateurssuperordinateurs avec ces modèles parmi les quatre dits scénarios RCPRCP (Representative Concentration Pathway) établis par le Giec et qui sont quatre scénarios de trajectoire du forçage radiatif jusqu'à l'horizon 2300. Ils sont plus précisément nommés d'après la gamme de forçage radiatifforçage radiatif ainsi obtenue pour l'année 2100. On a ainsi le scénario RCP2.6 qui correspond à un forçage de +2,6 W/m², le scénario RCP4.5 à +4,5 W/m², et de même pour les scénarios RCP6 et RCP8.53.

Plus cette valeur est élevée, plus le système terre-atmosphère gagne en énergieénergie et se réchauffe, et plus la valeur moyenne de la température de la Terre est élevée. L'article de Pnas considère RCP4.5 et RCP8.53, ce qui, compte tenu des incertitudes, donne respectivement des températures moyennes qui seront quelque part entre 1,1 - 2,6 °C pour RCP4.5 et entre 2,6 - 4,8 °C pour RCP8.5 qui est le scenario « business-as-usual », c'est-à-dire celui où l'on ne fait rien ou presque pour stopper le réchauffement climatique. Dans ce dernier cas, le climat de la Terre atteindra déjà celui du PliocènePliocène, il y a 3 millions d'années, en 2030 et sinon en 2040 avec RCP4.5.

Si l'on continue sur la trajectoire RCP8.5, le climat de la Terre commencera à ressembler à celui du début de l'Éocène déjà vers 2100 et devrait l'atteindre en 2150 sans que l'on soit assuré qu'il s'y stabilise. Pire, les modèles montrent que, avec RCP8.5, de « nouveaux » climats émergeront sur près de 9 % de la planète, qui n'ont pas de précédent géologique ou historique connu, en Asie de l'Est et du Sud-Est, au nord de l'Australie et sur le littoral des Amériques.

On peut faire une comparaison avec l'arrivée du maximum thermique du Paléocène-Éocène, mais il faut garder à l'esprit que bien qu'il se soit installé très rapidement à l'échelle géologique, l'Humanité est en train de produire un changement climatique bien plus rapide. Et cela n'incite pas à l'optimisme quant à la capacité de la biosphèrebiosphère à s'adapter à un tel bouleversement. On aurait donc tort de croire que finalement l'Humanité n'aura qu'à s'installer « tranquillement » dans les régions arctiques devenues tempérées et accueillantes, peut-être, au cours du XXII^e siècle.

Le réchauffement climatique actuel ressemble à celui ayant accompagné la mort des dinosaures

L'impact du Yucatán, responsable du coup de grâce donné aux dinosauresdinosaures, aurait provoqué un réchauffement climatique similaire à celui actuellement en cours. Les sédimentssédiments laissent également penser qu'il a entraîné la prolifération de zones mortes sans oxygène dans les océans, un phénomène que l'on voit aussi actuellement.

L'étude des archives de la Terre aide paradoxalement à comprendre son futur, compréhension dont l'importance est grandissante du fait du réchauffement climatique imprudemment engagé par l'Humanité. Ainsi, on cherche dans la mémoire récente des glaces portant sur presque un million d'années, l'unité de temps en géologiegéologie, mais aussi dans les « pages des livres » des couches sédimentaires provenant de duréesdurées plus grandes qui se comptent en dizaines de millions d'années.

Les raisons pour cela sont multiples. Bien sûr toute compréhension des paléoclimats, alors que la répartition des océans et des continents et même la composition de l'atmosphère étaient différentes, équivaut à faire des expériences pour valider nos modèles climatiques, montrant qu'ils fonctionnent aussi dans des régimes que l'on ne peut évidemment pas réaliser à volonté en changeant le climat de la Terre, juste en tournant quelques boutons. Mais surtout, certaines périodes de l'histoire du climat et de la biosphère de notre Planète bleuePlanète bleue ont des similitudes avec le réchauffement climatique actuel. C'est le cas avec celle concomitante de la disparition des dinosaures.

Pour le comprendre, rappelons quelques éléments concernant cette grande crise biologique. Il semble probable qu'elle ait commencé « doucement » avec les grandes éruptions volcaniqueséruptions volcaniques ayant conduit aux fameuses trapps du Deccan. Ces éruptions auraient notamment injecté massivement du gaz carbonique dans l'atmosphère, conduisant à un réchauffement climatique fragilisant la biosphère. On pense qu'un second réchauffement climatique s'est produit, il y a 66 millions d'années, en conséquence de la chute d'un petit corps céleste d'une dizaine de kilomètres de diamètre sur la plateforme de sédiments carbonatés. Les restes occupent encore la région où se trouve l'astroblèmeastroblème de Chicxulub, à cheval sur le Yucatán et le Golfe du Mexique.

L'énergie dégagée par l'impact aurait libéré des quantités massives de gaz carbonique. Mais avant cela, c'est plutôt l'équivalent d'un hiver nucléairehiver nucléaire qui aurait frappé la Planète, entrainant les dinosaures dans la mort. Les produits de l'impact ainsi que des aérosolsaérosols soufrés auraient fait chuter les températures d'environ 25 °C, en bloquant et réfléchissant les rayons du SoleilSoleil. La Terre aurait mis deux ans environ à s'en remettre pour basculer ensuite, en quelques centaines d'années, vers une augmentation de la température globale de quelques degrés du fait de l'injection du CO₂ dans l'atmosphère. Les océans auraient également été victimes d'une acidification à cause du gaz carbonique.

Une prolifération de zones mortes dans les océans après la crise KT

Ce second réchauffement climatique a donc été rapide, se mettant en place au cours de quelques centaines à quelques milliers d'années (ses conséquences auraient duré 100.000 ans). Une vitessevitesse comparable avec ce qu'a provoqué l'Homme en débutant la révolution industrielle avec le charboncharbon il y a presque 200 ans. Les chercheurs estiment d'ailleurs que l'impact du Yucatán a libéré puis injecté environ 1.400 gigatonnes de CO₂ alors que notre civilisation a fait de même à la hauteur de 32,5 gigatonnes pour la seule année 2017. Clairement, les deux phénomènes sont comparables et devraient donc avoir des conséquences similaires, à ceci près qu'Homo sapiensHomo sapiens est censé être plus sage et plus intelligent que les dinosaures.

C'est donc une mauvaise nouvelle qui vient de tomber avec un article publié dans le journal Geology par une équipe internationale de chercheurs en géosciences. Elle provient de l'analyse géochimique d'échantillons de couches sédimentaires déposées dans un environnement marin juste après la fameuse couche KT contenant de l'iridiumiridium. Elle a mis sur la piste de l'impact d'un astéroïdeastéroïde, la seule hypothèse permettant de rendre compte des quantités retrouvées de ce métalmétal lourd. Ces échantillons proviennent d'une large portion de l'hémisphère Nordhémisphère Nord, à savoir du Texas, du Danemark et de l'Espagne.

Les géochimistes y ont trouvé cette fois-ci des quantités anormalement élevées d'un autre métal, le molybdènemolybdène. Alors que des taux de une à deux ppm (1 ppm = 1 mg/kgkg) se trouvent dans les couches marines juste avant l'impact, on passe ensuite à des valeurs nettement plus élevées, jusqu'à 100 ppm. Cela semble ne pouvoir s'interpréter que par une diminution de la quantité d'oxygène dissoute dans les océans, ce qui s'accorde avec l'idée d'une élévation des températures. Or, ces mesures indiquent aussi qu'il a dû se produire des évènements hypoxiques, c'est-à-dire que des hécatombes ont dû se produire dans les océans dans des zones « mortes » du fait de la baisse des quantités d'oxygène.

Malheureusement, on voit aussi aujourd'hui des zones mortes qui prolifèrent dans les océans actuels. Il est de plus en plus urgent de réagir en décarbonant à temps notre économie, ce qui ne sera possible qu'avec un mixte nucléaire et renouvelable à l'échelle de la Planète.

Les dinosaures ont été victimes de deux réchauffements climatiques

Article de Laurent Sacco publié le 08/07/2016

L'extinction de masse de la fin de l'ère secondaireère secondaire est-elle due à l'impact d'un astéroïde ou d'une comètecomète, ou bien à des éruptions volcaniques massives survenues au Deccan ? Le débat pourrait prendre fin : les deux seraient impliqués, conclut une étude, qui a mis en évidence deux pics de températures, correspondant à ces évènements. Un double réchauffement planétaire qui aurait été fatal à de nombreuses espècesespèces, dont les dinosaures.

Au large de la péninsulepéninsule Antarctique, face à l'île James-RossRoss et séparée de la Terre de Graham, l'île Seymour est devenue une célébrité chez les paléontologuespaléontologues. La formation Lopez de Bertodano y affleure, datant principalement du CrétacéCrétacé supérieur à l'Éocène. Plusieurs de ces roches contiennent des fossiles témoignant de la vie marine de cette époque. Comme ce type de fossile se conserve mieux et se trouve en plus grand nombre que les autres, cette île constitue une excellente fenêtrefenêtre sur la Terre à l'époque de la « crise KT », il y a environ 66 millions d'années.

Les chercheurs en géosciences à l'origine d'un article publié dans Nature Communications y ont étudié la composition isotopique des coquillescoquilles de plusieurs mollusquesmollusques bivalvesbivalves datant de cette période clé de l'histoire de la biosphère. La durée examinée, à cheval sur la disparition des dinosaures, était précisément de 3,5 millions d'années. L'étude a porté sur les isotopesisotopes d'oxygène 18 et de carbone 13 présents dans les carbonates formant les coquilles de ces animaux.

Quatre des 29 fossiles de bivalves en provenance de l'île Seymour étudiés par les chercheurs pour comprendre la disparition des dinosaures. De haut en bas et dans le sens des aiguilles d'une montre : Lahillia larseni, Cucullaea antarctica, Eselaevitrigonia regina et Cucullaea ellioti. Ils vivaient il y a entre 69 et 65,5 millions d'années sur les fonds marins faisant face à un delta de la péninsule de l'Antarctique. © Sierra Petersen

Le Crétacé a enduré deux réchauffements climatiques

Les abondances de ces isotopes dans de tels fossiles marins constituent des paléothermomètres permettant d'estimer les températures des eaux dans lesquelles les coquilles se sont formées. Les géochimistes ont ainsi découvert deux pics de températures correspondant visiblement à des réchauffements climatiques à l'échelle de la Planète.

Le premier montre une élévation de la température d'environ 7,8 °C et coïncide avec la mise en place des fameuses éruptions des trapps du Deccantrapps du Deccan, en Inde. Le second s'est produit environ 150.000 ans plus tard et il a été de 1,1 °C, à peu près au moment où un petit corps céleste, astéroïde ou comète, est entré en collision avec la Terre, créant l'astroblème de Chicxulub, au Yucatan. Ces résultats n'avaient pas pu être obtenus auparavant avec les méthodes paléothermométriques standards basées sur deux isotopes d'oxygène.

Cette découverte ajoute du poids à d'autres travaux qui laissaient entendre que la crise KT s'était en fait déroulée en deux temps, avec deux pics d'extinctions rapprochés. Il est donc de plus en plus vraisemblable que dans le débat opposant d'un côté les partisans de Vincent Courtillot et, de l'autre, ceux de Walter Alvarez, tout le monde avait partiellement raison. Les éruptions basaltiquesbasaltiques massives en Inde auraient lentement mais sûrement affecté la biosphère en émettant du CO₂. Fragilisée, et déjà marquée par des extinctions, elle aurait reçu le coup de grâce avec la formation du cratère de Chicxulubcratère de Chicxulub.