Il n’y a pas de parallèle parfait dans le passé de la Terre pour le changement climatique actuel – le réchauffement provoqué par l’homme se produit tout simplement trop rapidement et furieusement. L’analogue le plus proche est survenu il y a 56 millions d’années, lorsqu’au cours de 3000 à 5000 ans, les gaz à effet de serre ont grimpé en flèche dans l’atmosphère, provoquant un réchauffement d’au moins 5°C et poussant les espèces tropicales vers les pôles.
La cause du maximum thermique paléocène-éocène (PETM) a longtemps été débattue, les chercheurs invoquant des mécanismes exotiques tels que des rejets catastrophiques de méthane du fond marin ou même des frappes d’astéroïdes. Mais au cours des dernières années, les preuves se sont accumulées pour un coupable plus prosaïque : des volcans crachant du carbone qui ont émergé sous le Groenland alors qu’il s’éloignait de l’Europe. Maintenant, les chercheurs ont trouvé des signes d’un effet qui aurait suralimenté l’effet de réchauffement des volcans, faisant d’eux un suspect plus fort. On pense que le dessous du Groenland est incrusté de roches riches en carbone, comme des balanes sur la quille d’un navire. Au cours du rifting, ils ont peut-être libéré un jaillissement de dioxyde de carbone (CO2), déclare Thomas Gernon, géologue à l’Université de Southampton et responsable de la nouvelle étude. “C’est une tempête parfaite de conditions.”
Le PETM fascine depuis longtemps les paléoclimatologues. “Depuis que les dinosaures ont donné un coup de pied dans le seau, c’est le plus grand événement de réchauffement climatique que nous ayons”, déclare Pincelli Hull, scientifique en paléoclimat à l’Université de Yale. Cela peut donner des indices sur la rapidité avec laquelle la Terre se réchauffe à mesure que les niveaux de gaz à effet de serre augmentent et sur la façon dont les extrêmes climatiques modifient les écosystèmes. Mais la comparaison avec aujourd’hui n’est pas exacte. Bien que la libération totale de carbone pendant le PETM ait dépassé le total des réserves de pétrole et de gaz connues aujourd’hui, elle a été plus lente que l’augmentation actuelle des gaz à effet de serre et a entraîné un réchauffement plus progressif. La vie a eu plus de temps pour s’adapter qu’elle ne le fait aujourd’hui : les archives fossiles montrent que les arbres ont migré vers le haut et vers des latitudes plus élevées, avec des animaux dans leur sillage, alors même que les coraux tropicaux ont disparu et que les écosystèmes ont complètement changé.
Les explications passées du PETM centrées sur le méthane, un gaz à effet de serre encore plus puissant que le CO2 quoique de courte durée. Des échantillons d’anciennes coquilles de plancton semblaient montrer que l’atmosphère pendant la brève serre était enrichie en carbone léger, l’isotope privilégié par la vie. Cela suggère que le carbone responsable de la poussée de réchauffement provient des êtres vivants, comme le fait la plupart du méthane, plutôt que des gaz crachés par les volcans, qui s’élèvent des profondeurs de la Terre.
Au début, les chercheurs pensaient qu’une petite quantité de réchauffement aurait pu déstabiliser les hydrates de méthane – des dépôts de méthane au fond de la mer piégés dans des cages de cristaux de glace – déclenchant une libération massive de carbone. Mais le 2010 Horizon des eaux profondes marée noire dans le golfe du Mexique a mis une brèche dans cette théorie. Les microbes ont simplement mâché le méthane que le puits brisé a libéré dans l’océan, suggérant que les suintements de méthane des fonds marins se retrouveraient rarement dans l’air. “La plupart des études de modélisation suggèrent que vous ne pouvez pas libérer suffisamment de gaz à effet de serre uniquement par les hydrates”, explique Sev Kender, paléoocéanographe à l’Université d’Exeter.
Les mudrocks au fond de la mer contiennent également du carbone provenant d’êtres vivants, et le magma des éruptions sous-marines pourrait avoir chauffé les roches et libéré le carbone. Mais en 2017, des chercheurs ont analysé des fossiles de plancton provenant d’un noyau océanique et ont découvert que le carbone libéré pendant le PETM était plus lourd qu’on ne le pensait auparavant. Pour certains, cela indiquait que le carbone ne provenait pas de sources vivantes. “Compte tenu de l’état actuel des connaissances, il semble probable qu’il s’agisse de volcanisme”, déclare Marcus Gutjahr, géochimiste au GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, qui a dirigé l’étude de 2017.
Le Groenland se séparait de l’Europe au moment du PETM alors qu’un panache du manteau se déplaçait sous l’île, préparant la croûte de 180 kilomètres d’épaisseur au-dessus à se séparer. Comme tout volcanisme, le processus aurait libéré du CO2. Gernon a calculé, cependant, que les éruptions pendant le rifting n’auraient fourni qu’un cinquième des plus de 10 000 gigatonnes de carbone nécessaires pour expliquer le réchauffement du PETM. Mais il savait qu’au fil des éternités, CO2 et d’autres gaz peuvent bouillonner hors des plaques tectoniques lorsqu’ils plongent dans le manteau, s’infiltrant sous des croûtes épaisses comme celle du Groenland et formant des formations carbonatées qui peuvent être stables pendant des millions, voire des milliards d’années.
Si la croûte est déchirée par le rift, cependant, le carbone piégé peut se répandre vers le haut et éclater sous forme de lave carbonatite rare, qui contient beaucoup plus de CO2 que la lave standard. En effet, un tel processus semble être en cours en Afrique de l’Est en ce moment, où une faille a commencé à arracher la corne de l’Afrique du reste du continent, déclare James Muirhead, géologue structuraliste à l’Université d’Auckland. “Au bord même du craton, nous obtenons ces laves de carbonatite”, dit-il. “Et à côté du craton, nous obtenons un CO élevé2 flux.
De même, le point chaud qui a brûlé au Groenland il y a 60 millions d’années aurait pu mobiliser n’importe quel carbonate sous sa croûte, dit Gernon. Lorsque le rifting a commencé à ouvrir ce qui est aujourd’hui le nord-est de l’océan Atlantique, “vous aurez une énorme quantité de carbone évacué”.
Les preuves de la fonte riche en carbone sont abondantes de part et d’autre du rift nord-atlantique, la division tectonique qui marque l’ancienne frontière entre le Groenland et l’Europe, rapportent Gernon et ses co-auteurs dans une étude publiée aujourd’hui dans Géoscience de la nature. Dans une carotte océanique prélevée en 1981, ils ont trouvé des tufs volcaniques indiquant une forte augmentation du volcanisme au cours du PETM. Ils ont également passé au peigne fin la littérature pour étudier d’autres roches correspondant au noyau et ont trouvé des rapports dans l’est du Groenland et les îles Féroé sur des laves anormales riches en magnésium, en oxyde de titane et en éléments de terres rares – des signatures de fusion de roches carbonatées du plus profond de la croûte. . Les laves datent d’environ 56,1 millions d’années, et les chercheurs calculent que le rifting en aurait produit suffisamment pour expliquer la quasi-totalité des émissions de carbone nécessaires.
Kender dit que Gernon présente un cas convaincant, mais ajoute que le moment est essentiel. Le PETM s’est produit dans un instant géologique, qui n’a duré que quelques milliers d’années. En attendant, le volcanisme n’a pas été précisément daté. « Que ce soit au début, au milieu ou plus tard, nous ne pouvons pas encore le dire », dit Kender. L’équipe de Gernon affirme que des datations géochimiques plus précises du noyau océanique, encore non publiées, soutiennent l’idée que les laves qu’ils étudient pourraient provenir du début du PETM. “Je suis tranquillement confiant que l’histoire fonctionne”, dit Gernon.
