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Il y a 300 millions d’années, un réchauffement fulgurant survenait en pleine phase glaciaire

Crédits : Michael Tjernström.

Vers la fin du Paléozoïque, une période de climat froid est interrompue par un épisode de réchauffement temporaire, mais fulgurant, accompagné d’une anoxie généralisée des océans à cause d’un rejet massif de dioxyde de carbone ainsi qu’en témoigne une étude parue dans la revue PNAS le 2 mai dernier.

Il y a 320 à 270 millions d’années environ, la Terre connaissait une période froide connue sous le nom de glaciation permo-carbonifère. Une vaste calotte de glace couvrait alors le Gondwana, un supercontinent situé en position polaire sud. Cependant, il ne faut pas imaginer un climat figé dans le froid. Diverses fluctuations se sont produites au sein même de cette phase glaciaire.

Pic de température et émission massive de CO2

Vers 304 millions d’années, un des épisodes de réchauffement les plus rapides que la Terre ait jamais connu vient ponctuer la glaciation. Cet évènement hyperthermique, comme les scientifiques ont coutume de les appeler, a été étudié par la professeure Isabel Montañez et son équipe. Ils ont montré que près de dix mille milliards de tonnes de dioxyde de carbone (CO2) avaient été libérées dans l’atmosphère au cours de cet épisode, lesquelles ont conduit à une envolée brutale du thermomètre.

Paléogéographie vers la fin du Carbonifère, il y a environ 306 millions d’années. Une large partie du Gondwana est couvert d’une épaisse calotte de glace. Crédits : Christopher Robert Scotese, 2001.

En quelque 300 000 ans, la concentration atmosphérique en CO2 est passée d’environ 350 ppm (parties par million) à plus de 700 ppm. « Nous n’avons pas de taux d’élévation, mais c’était l’une des hausses les plus rapides de l’histoire de la Terre », rapporte la chercheuse. Outre le réchauffement, ce doublement de la concentration en dioxyde de carbone s’est accompagné d’une anoxie généralisée des océans et d’une importante perte de biodiversité.

Grâce aux isotopes d’uranium contenus dans des roches anciennement situées au fond des mers, les chercheurs ont estimé que, pendant un bref moment à l’échelle géologique, un quart des régions océaniques étaient devenues des zones mortes à cause de la libération rapide d’eau douce par la fonte des glaces. En effet, étant moins dense que l’eau de mer, celle-ci va rester en surface et atténuer le mélange océanique, donc le transport d’oxygène vers les profondeurs.

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Reconstruction de diverses variables entre 305 et 302 millions d’années, dont la concentration atmosphérique en CO2 (A) et la fraction d’océan affectée par des conditions anoxiques (D). On identifie nettement un pic vers 304 millions d’années. Crédits : Jitao Chen & coll. 2022.

Un épisode de réchauffement qui rappelle la perturbation climatique actuelle

La singularité de cet évènement hyperthermique est qu’il survient en climat froid. À ce titre, les chercheurs expliquent qu’un pic de CO2 en climat froid, avec présence de calottes glaciaires, a plus d’impact qu’un pic survenant en climat chaud. « Si vous augmentez le CO2 de la même quantité dans une étuve, il n’y a pas beaucoup d’effet. Toutefois, les climats glaciaires semblent être beaucoup plus sensibles à ce changement et sujets à l’anoxie marine », relate Isabel Montañez.

Ces résultats ont des implications fortes vis-à-vis de la perturbation climatique actuelle qui survient dans un contexte froid avec la présence de deux calottes polaires. Néanmoins, la libération de CO2 il y a 304 millions d’années fut malgré tout moins rapide que l’actuelle. Elle serait liée au volcanisme qui, en perturbant entre autres le carbone contenu dans les pergélisols et les réserves de charbon, a conduit à sa libération massive dans l’atmosphère.