Quel est le cœur de votre recherche ?
Mon groupe de recherche est fondamentalement centré sur l’utilisation des mesures de la composition chimique de diverses archives naturelles pour comprendre l’histoire du climat de la Terre – qui comprend les carottes de glace, les sédiments déposés dans les océans il y a des millions d’années, etc.
Quels sont vos délais ?
On regarde l’intégralité de l’histoire de la Terre — il y a des questions différentes selon la période étudiée. Si nous examinons les archives des carottes de glace, nous recherchons des informations sur le système climatique de la Terre, la chimie de l’atmosphère, etc., il y a 8 000 000 ans. Nous utilisons également d’autres archives qui remontent à des milliards d’années. Ma spécialité est l’étude des roches sédimentaires marines. Les archives diffèrent, mais le but ultime est de comprendre le rôle du cycle global du carbone dans l’histoire climatique de la Terre.
Quels sont les événements importants dans l’évolution du cycle du carbone terrestre ?
Notre compréhension de la physique nucléaire suggère que le soleil de la Terre est devenu plus brillant au cours des quatre derniers milliards et demi d’années. Ainsi, avec l’augmentation de la luminosité solaire, si tout le reste était constant, la Terre devrait être devenue de plus en plus chaude au fil du temps. Mais la Terre n’est pas si chaude aujourd’hui, donc des projections dans le temps pourraient montrer que la Terre a été gelée il y a environ deux milliards d’années. Cependant, nous avons de très bonnes preuves géologiques qu’il y avait de l’eau à la surface de la planète et qu’elle n’était pas du tout gelée à l’époque.
Ainsi, les scientifiques ont proposé une solution à ce paradoxe du “Faint Young Sun” étant que les concentrations de dioxyde de carbone (CO2) ou de gaz à effet de serre étaient beaucoup plus élevées il y a trois ou quatre milliards d’années. Cela a compensé un soleil plus faible, nous donnant un système climatique qui n’était pas radicalement différent d’aujourd’hui. L’idée que le cycle du carbone ait joué ce rôle fondamental dans la régulation de la température de la Terre au cours de sa durée de vie est très excitante.
Il existe également une relation intéressante entre le cycle global du carbone et le cycle global de l’oxygène qui est l’oxygène que nous respirons dans l’atmosphère. La photosynthèse produit de l’oxygène mais elle absorbe également du CO2 et le convertit en matière organique, permettant à l’oxygène de rester dans l’atmosphère. De cette manière, les cycles mondiaux du carbone et de l’oxygène sont liés.
Il y a beaucoup d’études sur la façon dont ces deux cycles se sont joués au cours de l’histoire de la Terre. Une autre perspective consiste à penser au climat de la Terre au cours des cinquante à cent prochaines années. Les archives géologiques fournissent des exemples de moments où la Terre s’est réchauffée parce qu’une quantité importante de CO2 a été ajoutée à l’atmosphère et aux océans. Pendant le maximum thermique du Paléocène-Éocène il y a environ 55 millions d’années, une quantité considérable de carbone a été ajoutée – la Terre s’est réchauffée et les océans se sont acidifiés. Comprendre cet événement nous aide à comprendre à quel point le climat de la Terre est sensible au CO2 ajouté à l’atmosphère.
Pouvez-vous nous parler de la découverte par votre équipe d’une ancienne carotte de glace en Antarctique ?
Nous avons daté des échantillons des collines d’Allan dans l’Antarctique de l’Est, qui ont entre deux et quatre millions d’années. Il s’agit d’un projet en cours financé par le Centre for Oldest Ice Exploration (COLDEX). Les carottes de glace sont sans doute les meilleures archives de l’atmosphère terrestre, les plus proches d’entrer dans une machine à voyager dans le temps et de revenir chercher un échantillon de l’air ancien de la Terre. Ils permettent de reconstituer précisément la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Nous savons maintenant que la Terre s’est progressivement refroidie – une grande question est de savoir si cela était dû aux changements des niveaux de CO2 dans l’atmosphère ? Aussi, une période appelée la Pliocène, il y a deux à trois millions d’années, est un analogue pour les décennies à venir – la Terre était alors plus chaude de quelques degrés, le niveau de la mer était de dix à vingt mètres plus élevé et nous connaissons les gaz à effet de serre provenant des coquillages enfouis dans l’océan. Nous comptons maintenant sur les carottes de glace pour savoir quel rôle ces gaz ont joué lorsque la Terre était plus chaude qu’aujourd’hui.
La glace ancienne est-elle menacée par le réchauffement climatique ?
Là où nous travaillons, pas actuellement car il fait si froid, la glace la plus ancienne est préservée puisqu’elle se colle à la roche mère. Mais dans l’ouest de l’Antarctique, la glace fond et de la neige fraîche tombe. Les chercheurs qui y font de la science des carottes de glace pour étudier le climat de la Terre sont confrontés à la disparition de leurs dossiers dans une dizaine d’années.
Que nous apprend la glace ancienne sur la vie ?
Les carottes de glace nous donnent une merveilleuse façon de comprendre l’atmosphère de la Terre dans le passé. Ce n’est qu’une fine couche de gaz au-dessus de cette planète géante – pourtant, c’est la chose la plus importante pour maintenir le climat tel qu’il est, nous respirant et la vie grandissant. Comprendre les enregistrements de la façon dont cette atmosphère a changé est important pour comprendre le fonctionnement du système terrestre. J’étudie également le rôle que joue le cycle du carbone dans la fixation de la température de notre planète, ce qui met en évidence les implications des perturbations humaines ou des impacts sur ce système qui a fixé la température de la Terre pendant quatre milliards d’années. Nous devons être très prudents avant d’y toucher.
