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À quoi doit-on la baisse du dioxygène observée sur le dernier million d’années ?

Crédits : NASA

L’analyse des bulles d’air emprisonnées dans les glaces polaires montre que la quantité de dioxygène atmosphérique (O2) a diminué de 0,2 % au cours des 800 000 dernières années. De nouveaux travaux relient cette baisse à l’intensification des âges glaciaires sur la même période. Les résultats ont été publiés le 15 décembre dernier dans la revue Science Advances.

La succession d’âges glaciaires et interglaciaires a subi un changement de rythme notable il y a environ un million d’années. En effet, la périodicité est passée de quelque 41 000 ans à 100 000 ans et s’est accompagnée d’une accentuation des périodes froides. Les scientifiques ont nommé cette césure la transition mi-Pléistocène.

Quand les glaciers induisent une baisse du dioxygène

Selon de récents travaux, cette transition serait responsable de la baisse du rapport en dioxygène atmosphérique. En cause, une plus grande extension des glaciers amenant une altération accrue des roches et des minéraux. Avec plus de glace sur les continents, le niveau des océans s’est abaissé de façon plus prononcée, exposant au dioxygène atmosphérique de nouvelles étendues de roches et de matière organique. Par ailleurs, les glaciers tendent à éroder le substrat sur lequel ils reposent. Ces deux mécanismes stimulent alors la consommation physico-chimique de l’O2.

« Nous savons que les niveaux d’oxygène atmosphérique ont commencé à baisser légèrement à la fin du Pléistocène, et il semble que les glaciers pourraient avoir quelque chose à voir avec cela », rapporte Yuzhen Yan, auteur principal de l’étude. « Par exemple, lorsque vous exposez à l’O2 des surfaces cristallines fraîches issues du réservoir sédimentaire, vous obtenez une altération qui consomme du dioxygène ».

dioxygène glaces
(A) Reconstitution du dioxygène atmosphérique grâce aux carottes de glace (points gris) et aux rares échantillons issus du site d’Allan Hills (points rouges et barres pour les incertitudes). (B) Reconstitution du CO2 atmosphérique. (C) Volume des glaces continentales estimé d’après le rapport en oxygène-18 des foraminifères benthiques. Crédits : Yuzhen Yan & coll. 2021.

Une difficulté pour quantifier l’ampleur de l’altération

Ces résultats ont été obtenus grâce à l’étude d’échantillons de glace âgés de plus d’un million d’années prélevés entre 2015 et 2016 dans la zone des glaces bleues d’Allan Hills, en Antarctique de l’est. Même si les morceaux de glace remontant au-delà de 800 000 ans sont peu nombreux et ne permettent pas de produire une reconstruction homogène des variables climatiques, ils suggèrent que le dioxygène s’est mis à baisser peu après que le rythme des cycles glaciaires se soit modifié.

Comme la biosphère a vraisemblablement produit autant d’O2 qu’elle en a consommé, les auteurs pensent que cette baisse est le fruit de la géologie, et plus précisément du processus d’altération. Néanmoins, des incertitudes persistent quant à la quantification précise de ce dernier. « À l’échelle mondiale, c’est très difficile à cerner », estime Yuzhen Yan. « Cependant, nous avons fait quelques tests sur la quantité d’altération supplémentaire qui serait nécessaire pour expliquer la baisse d’O2, et ce n’est pas déraisonnable. Théoriquement, cela pourrait expliquer l’ampleur de ce qui a été observé ».