Une grande partie du Groenland a fondu il y a environ 416 000 ans – peut-être un peu comme le paysage moderne du Groenland montré sur cette photo – et s’est transformée en toundra libre de glace, ou en forêt boréale, selon une nouvelle étude publiée dans la revue Science. Ces résultats contribuent à infirmer une opinion antérieure selon laquelle une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland a persisté pendant la majeure partie des deux derniers millions et demi d’années. Au contraire, un réchauffement modéré, entre 424 000 et 374 000 ans, a entraîné une fonte spectaculaire. Cette découverte indique que la calotte glaciaire du Groenland pourrait être plus sensible aux changements climatiques d’origine humaine qu’on ne le pensait auparavant, et qu’elle sera vulnérable à une fonte rapide et irréversible au cours des prochains siècles. Crédit : Joshua Brown/UVM
Une carotte de glace perdue depuis longtemps révèle que la majeure partie du Groenland était verte il y a 416 000 ans.
- Une grande partie du Groenland était un paysage de toundra libre de glace, peut-être couvert d’arbres et de mammouths laineux, dans le passé géologique récent (il y a environ 416 000 ans), selon une nouvelle étude publiée dans la revue Science.
- Ces résultats contribuent à infirmer une opinion antérieure selon laquelle une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland a persisté pendant la majeure partie des deux derniers millions et demi d’années. Au contraire, un réchauffement modéré, entre 424 000 et 374 000 ans, a entraîné une fonte spectaculaire.
- À cette époque, la fonte du Groenland a provoqué une élévation du niveau de la mer d’au moins cinq pieds, malgré des niveaux atmosphériques de dioxyde de carbone piégeant la chaleur bien inférieurs à ceux d’aujourd’hui (280 contre 420 ppm). Cela indique que la calotte glaciaire du Groenland pourrait être plus sensible au changement climatique causé par l’homme qu’on ne le pensait auparavant, et qu’elle sera vulnérable à une fonte rapide et irréversible au cours des siècles à venir.
- Les scientifiques de l’université du Vermont (UVM), de l’université d’État de l’Utah et de quatorze autres institutions ont utilisé des sédiments provenant d’une carotte de glace perdue depuis longtemps, prélevée dans une base secrète de l’armée américaine dans les années 1960, pour faire cette découverte. Ils ont appliqué des techniques avancées de luminescence et d’isotopes pour fournir des preuves directes du moment et de la durée de la période d’absence de glace.
Sommaire
Une terre verte
Pendant la guerre froide, une mission secrète de l’armée américaine, à Camp Century, dans le nord-ouest du Groenland, a foré 4560 pieds de glace sur l’île gelée, puis a continué à forer pour extraire un tube de 12 pieds de long contenant de la terre et de la roche sous la glace. Ce sédiment glacé a ensuite été perdu dans un congélateur pendant des décennies. Il a été accidentellement redécouvert en 2017 et il s’est avéré qu’il contenait non seulement des sédiments, mais aussi des feuilles et de la mousse, vestiges d’un paysage sans glace, peut-être une forêt boréale.
Mais il y a combien de temps ces plantes poussaient-elles là où se trouve aujourd’hui une calotte glaciaire de deux miles d’épaisseur et trois fois la taille du Texas ?
Une équipe internationale de scientifiques a été stupéfaite de découvrir que le Groenland était une terre verte il y a seulement 416 000 ans (avec une marge d’erreur d’environ 38 000 ans).
Leur nouvelle étude a été publiée dans la revue Science le 21 juillet 2023.
Des preuves à l’épreuve des balles
Jusqu’à récemment, les géologues pensaient que le Groenland était une forteresse de glace qui n’avait pas fondu depuis des millions d’années. Mais il y a deux ans, en utilisant la carotte de glace Camp Century redécouverte, cette équipe de scientifiques a montré que la glace avait probablement fondu il y a moins d’un million d’années. D’autres scientifiques, travaillant dans le centre du Groenland, ont recueilli des données montrant que la glace y a fondu au moins une fois au cours des 1,1 million d’années précédentes, mais jusqu’à cette étude, personne ne savait exactement quand la glace avait disparu.
Aujourd’hui, grâce à une technologie de luminescence avancée et à l’analyse d’isotopes rares, l’équipe a dressé un tableau plus sombre : de grandes parties de la calotte glaciaire du Groenland ont fondu beaucoup plus récemment qu’il y a un million d’années. La nouvelle étude apporte la preuve directe que les sédiments situés juste sous la calotte glaciaire ont été déposés par des eaux courantes dans un environnement libre de glace au cours d’une période de réchauffement modéré appelée stade isotopique marin 11, il y a 424 000 à 374 000 ans. Cette fonte a provoqué une élévation du niveau de la mer d’au moins cinq pieds sur l’ensemble du globe.
Il y a 416 000 ans, une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland avait fondu et était recouverte de plantes, comme le montrent de nouvelles recherches publiées dans la revue Science. Elle pouvait ressembler à ce paysage moderne de toundra groenlandaise près de la côte sud-est, ou même à une forêt boréale. Sur la photo, Paul Bierman (siège avant, à gauche), professeur à l’université du Vermont, lors d’une expédition parrainée par la NSF plusieurs années avant les recherches présentées dans la nouvelle étude de Science, qu’il a codirigée. Crédit : Joshua Brown
« Il s’agit de la première preuve irréfutable qu’une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland a disparu avec le réchauffement », déclare Paul Bierman, scientifique à l’université du Vermont, qui a codirigé la nouvelle étude avec l’auteur principal Drew Christ, un géoscientifique post-doctorant qui a travaillé dans le laboratoire de Bierman, le professeur Tammy Rittenour de l’université d’État de l’Utah et dix-huit autres scientifiques du monde entier.
Il est essentiel de comprendre le passé du Groenland pour prédire comment sa calotte glaciaire géante réagira à l’avenir au réchauffement climatique et à quelle vitesse elle fondra. Étant donné que la glace du Groenland est responsable de l’élévation du niveau de la mer d’environ trois mètres, toutes les régions côtières du monde sont menacées. La nouvelle étude fournit des preuves solides et précises que le Groenland est plus sensible au changement climatique qu’on ne le pensait jusqu’à présent, et qu’il risque fort de fondre de manière irréversible.
« Le passé du Groenland, préservé dans douze pieds de sol gelé, suggère un avenir chaud, humide et largement dépourvu de glace pour la planète Terre », déclare Bierman, géoscientifique à la Rubenstein School of the Environment and Natural Resources de l’UVM et membre du Gund Institute for Environment, « à moins que nous ne puissions réduire considérablement la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ».
Dans la lumière
La nouvelle étude de l’équipe publiée dans Science, combinée à leurs travaux antérieurs, entraîne une révision majeure et inquiétante de l’histoire de la calotte glaciaire du Groenland. « Nous avions toujours supposé que la calotte glaciaire du Groenland s’était formée il y a environ deux millions et demi d’années, qu’elle était restée là tout ce temps et qu’elle était très stable », explique Tammy Rittenour, scientifique à l’université d’État de l’Utah et co-auteur de la nouvelle étude. « Peut-être que les bords ont fondu, ou qu’avec l’augmentation des chutes de neige, il a un peu grossi, mais il ne disparaît pas et il ne fond pas de façon spectaculaire. Mais cet article montre que c’est ce qui s’est passé.
Vidéo de modèles 3D en rotation de la carotte de glace et de sédiments de Camp Century construite à partir de photographies. Cette carotte a permis de révéler qu’une grande partie du Groenland a fondu il y a environ 416 000 ans et s’est transformée en toundra libre de glace, selon une nouvelle étude publiée dans la revue Science. Ces résultats contribuent à infirmer une opinion antérieure selon laquelle une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland a persisté pendant la majeure partie des deux millions et demi d’années écoulées. Au contraire, un réchauffement modéré a entraîné une fonte spectaculaire. Cette découverte indique que la calotte glaciaire du Groenland pourrait être plus sensible au changement climatique d’origine humaine qu’on ne le pensait auparavant, et qu’elle sera vulnérable à une fonte rapide et irréversible au cours des prochains siècles. Crédit : Andrew Christ/UVM
Dans le laboratoire de M. Rittenour, les sédiments de la carotte de Camp Century ont été examinés à la recherche de ce que l’on appelle un « signal de luminescence ». Lorsque des morceaux de roche et de sable sont transportés par le vent ou l’eau, ils peuvent être exposés à la lumière du soleil, ce qui a pour effet d’annuler tout signal de luminescence antérieur, avant d’être enfouis sous la roche ou la glace. Dans l’obscurité, au fil du temps, les minéraux de quartz et de feldspath présents dans les sédiments accumulent des électrons libérés dans leurs cristaux. Dans une chambre noire spécialisée, l’équipe de Rittenour a prélevé des morceaux de sédiments de la carotte de glace et les a exposés à une lumière bleu-vert ou infrarouge, libérant ainsi les électrons piégés. Grâce à des outils et des mesures perfectionnés, et à de nombreux tests répétés, le nombre d’électrons libérés forme une sorte d’horloge, révélant avec précision la dernière fois que ces sédiments ont été exposés au soleil. « Et la seule façon de faire cela à Camp Century est d’enlever un kilomètre de glace », explique M. Rittenour, « De plus, pour avoir des plantes, il faut de la lumière ».
Ces nouvelles données importantes ont été combinées avec les connaissances du laboratoire de Bierman à l’UVM. Les scientifiques y étudient le quartz du noyau de Camp Century. À l’intérieur de ce quartz, des formes rares – appelées isotopes – des éléments béryllium et aluminium s’accumulent lorsque le sol est exposé au ciel et peut être touché par des rayons cosmiques. L’étude des rapports entre le béryllium et d’autres isotopes a permis aux scientifiques de savoir pendant combien de temps les roches de la surface ont été exposées ou enfouies sous des couches de glace. Ces données ont aidé les scientifiques à montrer que les sédiments du Camp Century ont été exposés au ciel moins de 14 000 ans avant d’être déposés sous la glace, ce qui réduit la période pendant laquelle cette partie du Groenland a dû être libre de glace.
Sous la glace
Le Camp Century était une base militaire dissimulée dans des tunnels sous la calotte glaciaire du Groenland dans les années 1960. L’un des objectifs stratégiques du camp était une opération top secrète, appelée projet Iceworm, visant à dissimuler des centaines de missiles nucléaires sous la glace près de l’Union soviétique. En guise de couverture, l’armée a prétendu que le camp était une station scientifique de l’Arctique.
La mission de missiles a échoué, mais l’équipe scientifique a mené à bien des recherches inédites, notamment le forage d’une carotte de glace de près d’un kilomètre de profondeur. Les scientifiques de Camp Century se sont concentrés sur la glace elle-même, dans le cadre d’un effort visant à comprendre les périodes glaciaires et les périodes chaudes passées de la Terre, les interglaciaires. Ils ne se sont guère intéressés aux douze pieds de sédiments recueillis sous leur carotte de glace. Dans les années 1970, la carotte de glace a été transférée d’un congélateur militaire à l’université de Buffalo, puis à un autre congélateur au Danemark dans les années 1990, où elle a été perdue pendant des dizaines d’années. C’est là qu’elle a été perdue pendant des décennies, jusqu’à ce qu’elle soit retrouvée lors du transfert des carottes dans un nouveau congélateur. Pour en savoir plus sur la façon dont la carotte a été perdue, redécouverte dans des boîtes à biscuits, puis étudiée par une équipe internationale réunie au Gund Institute for Environment de l’université du Vermont, cliquez ici : Secrets sous la glace.
Niveau de la mer
Camp Century se trouve à 138 miles de la côte et à seulement 800 miles du pôle Nord. La nouvelle étude de Science montre que la région a entièrement fondu et a été recouverte de végétation pendant le stade isotopique marin 11, une longue période interglaciaire avec des températures similaires ou légèrement plus chaudes que celles d’aujourd’hui. Grâce à ces informations, les modèles de l’équipe montrent que, durant cette période, la calotte glaciaire a fondu suffisamment pour provoquer une élévation du niveau de la mer d’au moins cinq pieds, voire de vingt pieds. Ces recherches, soutenues par la National Science Foundation des États-Unis, concordent avec les résultats de deux autres carottes de glace prélevées dans les années 1990 au centre du Groenland. Les sédiments de ces carottes suggèrent également que la calotte glaciaire géante a fondu dans un passé géologique récent. La combinaison de ces carottes antérieures avec les nouvelles connaissances de Camp Century révèle la nature fragile de l’ensemble de la calotte glaciaire du Groenland – dans le passé (à 280 parties par million de CO2 atmosphérique ou moins) et aujourd’hui (422 parties par million et plus).
« La fonte d’une partie seulement de la calotte glaciaire du Groenland entraîne une élévation spectaculaire du niveau de la mer », explique Tammy Rittenour, de l’Utah. « En modélisant les taux de fonte et la réponse à un taux élevé de dioxyde de carbone, nous envisageons une élévation du niveau de la mer de plusieurs mètres, voire de plusieurs dizaines de mètres. Et regardez l’élévation de la ville de New York, de Boston, de Miami, d’Amsterdam. Regardez l’Inde et l’Afrique : la plupart des centres de population du monde sont proches du niveau de la mer.
« Il y a 400 000 ans, il n’y avait pas de villes sur la côte, explique Paul Bierman, de l’UVM, et aujourd’hui il y a des villes sur la côte.
Référence : « Deglaciation of northwestern Greenland during Marine Isotope Stage 11 » par Andrew J. Christ, Tammy M. Rittenour, Paul R. Bierman, Benjamin A. Keisling, Paul C. Knutz, Tonny B. Thomsen, Nynke Keulen, Julie C. Fosdick, Sidney R. Hemming, Jean-Louis Tison, Pierre-Henri Blard, Jørgen P. Steffensen, Marc W. Caffee, Lee B. Corbett, Dorthe Dahl-Jensen, David P. Dethier, Alan J. Hidy, Nicolas Perdrial, Dorothy M. Peteet, Eric J. Steig et Elizabeth K. Thomas, 20 juillet 2023, Science.
DOI : 10.1126/science.ade4248