Une carotte de glace perdue depuis longtemps révèle que la majeure partie du Groenland était verte il y a 416 000 ans

Une grande partie de Groenland c’était un paysage de toundra libre de glace, probablement couvert d’arbres et de mammouths laineux errants, dans le passé géologique récent (il y a environ 416 000 ans), selon une nouvelle étude publiée dans la revue ‘Science’. Les résultats aident à réfuter l’opinion antérieure selon laquelle une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland a persisté pendant la majeure partie des 2,5 millions d’années écoulées. En échange, un réchauffement modéré, il y a 424 000 à 374 000 ans, a provoqué un dégel spectaculaire.

À cette époque, la fonte du Groenland a fait monter le niveau de la mer d’au moins 1,5 mètre, alors que les niveaux atmosphériques de dioxyde de carbone, qui piège la chaleur, étaient bien inférieurs à ce qu’ils sont aujourd’hui (280 contre 420 ppm). Cela indique que la calotte glaciaire du Groenland pourrait être plus sensible au changement climatique induit par l’homme qu’on ne le pensait auparavant, et sera vulnérable à une fonte rapide et irréversible au cours des siècles à venir.

Des scientifiques de l’Université du Vermont (UVM), de l’Université d’État de l’Utah et de quatorze autres institutions internationales ont utilisé des sédiments d’une carotte de glace perdue depuis longtemps, collectés dans une base secrète de l’armée américaine dans les années 1960, pour faire cette découverte. Ils ont appliqué des techniques avancées de luminescence et d’isotopes pour obtenir des preuves directes du moment et de la durée de la période sans glace.

L’investigation

Pendant la guerre froide, une mission secrète de l’armée américaine au Camp Century, dans le nord-ouest du Groenland, a foré à travers 4 560 pieds de glace sur l’île glacée, puis a poursuivi le forage pour retirer un tube de sol et de roche de douze pieds de long sous la glace. Ce sédiment glacé a ensuite été perdu dans un congélateur pendant des décennies. Il a été redécouvert accidentellement en 2017 et il a été démontré qu’il contenait non seulement des sédiments, mais aussi des feuilles et de la mousse, vestiges d’un paysage sans glace, peut-être une forêt boréale.

Jusqu’à récemment, les géologues pensaient que le Groenland était une forteresse de glace, dont la majeure partie n’avait pas fondu depuis des millions d’années. Mais, il y a deux ans, en utilisant la carotte de glace redécouverte de Camp Century, cette équipe de scientifiques a montré qu’elle avait probablement fondu il y a moins d’un million d’années. D’autres scientifiques, travaillant dans le centre du Groenland, ont recueilli des données montrant que la glace avait fondu au moins une fois au cours des 1,1 million d’années écoulées, mais jusqu’à cette étude, personne ne savait exactement quand elle avait disparu.

Technologie avancée

Maintenant, en utilisant une technologie de luminescence avancée et une analyse d’isotopes rares, l’équipe a créé une image plus sombre : de grandes parties de la calotte glaciaire du Groenland ont fondu il y a plus d’un million d’années. La nouvelle étude présente des preuves directes que les sédiments juste en dessous de la calotte glaciaire ont été déposés par l’écoulement de l’eau dans un environnement sans glace pendant une période de réchauffement modéré appelée stade isotopique marin 11, il y a entre 424 000 et 374 000 ans. Ce dégel a provoqué une élévation du niveau de la mer d’au moins un mètre et demi sur l’ensemble de la planète.

“C’est vraiment la première preuve irréfutable qu’une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland a disparu lorsqu’elle s’est réchauffée”, dit Paul Bierman, un scientifique de l’Université du Vermont qui a co-dirigé la nouvelle étude avec l’auteur principal Drew Christ, un géoscientifique postdoctoral qui a travaillé dans le laboratoire de Bierman, Tammy Rittenour, professeur à l’Université d’État de l’Utah, et 18 autres scientifiques du monde entier.Comprendre le passé du Groenland est essentiel pour prédire comment sa calotte glaciaire géante réagira au réchauffement climatique à l’avenir et à quelle vitesse elle fondra. Avec la glace du Groenland qui accumule environ vingt pieds d’élévation du niveau de la mer, toutes les régions côtières du monde sont en danger. La nouvelle étude fournit des preuves solides et précises que le Groenland est plus sensible au changement climatique qu’on ne le pensait auparavant et qu’il court un risque sérieux de fonte irréversible.

“Le passé du Groenland, préservé dans douze pieds de sol gelé, suggère un avenir chaud, humide et en grande partie sans glace pour la planète Terre », déclare Bierman, géoscientifique à la Rubenstein School of Environment and Natural Resources de l’UVM et membre du Gund Institute for the Environment, « à moins que nous ne puissions réduire considérablement la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ».

Inquiétude

La nouvelle étude, combinée à leurs travaux antérieurs, suscite une refonte majeure et inquiétante de l’histoire de la calotte glaciaire du Groenland. “Nous avons toujours supposé que la calotte glaciaire du Groenland s’est formée il y a environ 2,5 millions d’années, qu’elle est là depuis tout ce temps et qu’elle est très stable”, a déclaré Tammy Rittenour, scientifique à l’Université d’État de l’Utah, co-auteur de la nouvelle étude.

Dans le laboratoire de Rittenour, le sédiment central de Camp Century a été examiné pour ce qu’on appelle un “signal de luminescence”. Lorsque des morceaux de roche et de sable sont transportés par le vent ou l’eau, ils peuvent être exposés à la lumière du soleil – ce qui annule essentiellement tout signal de luminescence précédent – puis s’enfouir sous la roche ou la glace. Dans l’obscurité, au fil du temps, les minéraux de quartz et de feldspath dans les sédiments accumulent les électrons libérés dans leurs cristaux.

Dans une chambre noire spécialisée, l’équipe de Rittenour a prélevé des morceaux de sédiment de carotte de glace et les a exposés à une lumière bleu-vert ou infrarouge, libérant les électrons piégés. Avec quelques outils et mesures avancés, et de nombreux tests répétés, le nombre d’électrons libérés forme une sorte d’horloge, révélant avec précision la dernière fois que ces sédiments ont été exposés au soleil.

Nouvelles liées

Ces nouvelles données puissantes ont été combinées avec les informations du laboratoire UVM de Bierman. Là, les scientifiques étudient le noyau de quartz du Camp Century. Au sein de ce quartz, des formes rares – appelées isotopes – des éléments béryllium et aluminium s’accumulent lorsque le sol est exposé au ciel et peuvent être frappés par les rayons cosmiques. L’analyse des ratios de béryllium et d’autres isotopes a permis aux scientifiques de savoir combien de temps les roches de surface ont été exposées et combien de temps elles ont été enfouies sous des couches de glace. Ces données ont aidé les scientifiques à montrer que les sédiments de Camp Century ont été exposés au ciel pendant moins de 14 000 ans avant d’être déposés sous la glace, réduisant ainsi la fenêtre temporelle dans laquelle cette partie du Groenland aurait été libre de glace.

En utilisant ces informations, les modèles de l’équipe montrent que, pendant cette période, la calotte glaciaire a suffisamment fondu pour provoquer une élévation du niveau de la mer d’au moins cinq pieds, et peut-être jusqu’à vingt pieds. La recherche correspond aux résultats de deux autres carottes de glace collectées dans les années 1990 dans le centre du Groenland. Les sédiments de ces carottes suggèrent également que la gigantesque calotte glaciaire a fondu dans le passé géologique récent. La combinaison de ces carottes antérieures avec de nouvelles informations du Camp Century révèle la fragilité de l’ensemble de la calotte glaciaire du Groenland, à la fois dans le passé (à 280 parties par million de CO2 atmosphérique ou moins) et aujourd’hui (422 ppm et en hausse).