Des chercheurs découvrent les conditions climatiques de l'Arctique à la fin du Miocène

April 5, 2016 Une équipe internationale de scientifiques dirigée par le Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine de l'Institut Alfred Wegener (AWI) a réussi à faire la lumière sur l'histoire climatique de l'océan Arctique. À l'aide d'échantillons de sol prélevés sur la dorsale Lomonosov, ils ont pu prouver que le centre de l'Arctique était complètement libre de glace pendant l'été, il y a six à dix millions d'années, et que la température à sa surface était comprise entre 4 et 9 degrés Celsius. Quant au printemps, à l'automne et à l'hiver, des glaces flottaient à la surface. Les nouvelles données représentent une étape fondamentale pour recréer les conditions climatiques passées de l'Arctique et peuvent être utilisées pour vérifier les modèles climatiques, comme l'indique le numéro actuel de la revue Nature Communications. Les échantillons utilisés dans l'étude avaient été collectés au cours de l'été 2014, lors d'une expédition à bord du navire de recherche Polarstern. Décrivant la banquise arctique comme un facteur très important et sensible du système climatique mondial, le géologue de l'AWI, chef d'expédition et auteur principal, le Prof Dr Rüdiger Stein, a déclaré qu'il était important de mieux comprendre les causes des changements actuels et passés de la banquise. "Pour cette expédition, notre objectif était de prélever des sédiments dans le centre de l'Arctique, que nous pourrons utiliser pour reconstituer la glace de mer au cours des 50 derniers millions d'années. Jusqu'à présent, nous manquions d'échantillons de sol appropriés et donc de données pour reconstituer les périodes de cette ampleur", a déclaré le Prof Dr Stein en allemand. Le versant ouest de la dorsale Lomonosov, une grande chaîne de montagnes sous-marine située dans le centre de l'Arctique, a été choisi comme site d'échantillonnage. En effet, ce site a connu de grands glissements de terrain répétés dans le passé, ce qui a eu pour effet d'exposer les sédiments et les formations rocheuses sous-jacentes sur une épaisseur d'environ 500 mètres. Les chercheurs ont également été surpris par l'étendue des bords de séparation sous-marins (bords tectoniques), qui s'étendaient sur plus de 300 kilomètres du pôle Nord presque jusqu'à l'extrémité sud de la crête du côté sibérien. Utiliser les carottes de sédiments comme archives climatiques Parmi les carottes de sédiments extraites en deux jours (toutes d'une longueur de quatre à huit pieds chacune), l'une d'entre elles s'est avérée idéale pour être utilisée comme archive climatique. À l'aide de microfossiles appelés dinoflagellés, les chercheurs ont pu déterminer que les sédiments de la partie inférieure de la carotte dataient d'environ six à dix millions d'années, c'est-à-dire de la fin du Miocène. Les échantillons extraits ont donc donné aux chercheurs une occasion unique de reconstituer les conditions climatiques dans le centre de l'océan Arctique, pour lesquelles on disposait jusqu'à présent de données très vagues et contradictoires. Certains scientifiques pensaient qu'à cette époque, le centre de l'océan Arctique était recouvert de glace toute l'année - comme c'est le cas aujourd'hui. Cependant, cette hypothèse semble aller à l'encontre des résultats de la recherche. D'après les nouvelles données, pendant cette période de l'histoire, en été, le pôle Nord et le centre de l'océan Arctique devaient être libres de glace. Les biomarqueurs donnent un aperçu du climat passé. Cette analyse est basée sur des biomarqueurs, qui sont des composés organiques comprenant des organismes qui avaient été vivants dans le passé mais qui sont maintenant préservés dans les sédiments. Deux de ces biomarqueurs avaient été extraits des échantillons de sol. Le premier groupe était constitué d'algues calcaires qui existaient à la surface de l'eau, qui avaient besoin d'eau libre et qui dépendaient de la lumière du soleil pour produire de la nourriture/de l'énergie. Dans le centre de l'océan Arctique, la lumière du soleil n'est disponible que pendant les mois de printemps et d'été, tandis qu'il fait sombre pendant les autres mois. Par conséquent, les données dérivées des biomarqueurs des algues calcaires peuvent indiquer les conditions climatiques pendant ces mois d'été. En outre, les algues calcaires ont développé différentes molécules de biomarqueurs en fonction de la température de l'eau. En se basant sur ces molécules, le professeur Stein a déclaré avoir calculé que la température de surface de l'océan Arctique était d'environ 4 à 9 degrés Celsius, ce qui indiquait des conditions sans glace pendant l'été. Le deuxième groupe de biomarqueurs, composé de diatomées de la banquise arctique, a montré que l'océan Arctique n'était pas libre de glace tout au long de l'année. Le professeur Stein a déclaré qu'en comparant leurs enregistrements aux températures de l'eau de surface et à la répartition de la glace de mer, ils ont pu montrer que le centre de l'océan Arctique aurait pu être libre de glace pendant l'été il y a six millions à dix millions d'années. Au printemps et l'hiver précédent, la glace de mer était présente. Il a ajouté que le pôle Nord devait avoir une couverture de glace saisonnière similaire à celle que l'on trouve actuellement dans les mers marginales de l'Arctique. De nouvelles données peuvent améliorer les modèles climatiques. Cette reconstruction du climat passé de l'Arctique a été étayée par des simulations climatiques. Cependant, cela suppose une teneur en dioxyde de carbone atmosphérique relativement élevée de 450ppm. En effet, dans certaines études concernant la fin du Miocène, si la teneur en dioxyde de carbone était plus faible, à environ 280 ppm, un Arctique sans glace n'a pas pu être reconstitué. Quoi qu'il en soit, il reste à déterminer si la teneur en dioxyde de carbone au cours du Miocène était excessivement élevée ou si les simulations du Miocène possédaient une sensibilité insuffisante dans l'Arctique, ce qui nécessite des recherches plus approfondies. Comme l'a déclaré le professeur Stein, "si nos modèles climatiques peuvent reproduire de manière fiable la couverture de glace de mer des périodes antérieures, nous serions également en mesure de fournir des prévisions plus précises sur les fluctuations futures du climat et de la glace de mer dans le centre de l'Arctique." Lien vers l'étude.