Paléoclimats des 100 derniers millions d’années : l’océan n’était pas si chaud !

Jeudi, 26 octobre 2017

Un consortium de chercheurs de l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC/Ecce Terra, CNRS / UPMC / IRD / MNHN), du Laboratoire d'hydrologie et de géochimie de Strasbourg (LHyGeS/EOST, CNRS / Université de Strasbourg / ENGEES), du Laboratoire de géochimie biologique (LGB/EPFL) et de l’Institut des sciences de la Terre de l’Université de Lausanne (ISTE UNIL) vient de remettre en question les estimations des paléotempératures de l’océan au cours des cents derniers millions d’années. En conséquence, l’océan pourrait ne pas avoir été aussi chaud qu’estimé jusque-là et le réchauffement global actuel être un évènement sans précédent de ces cents derniers millions d’années.

Image en microscopie électronique d'un test de foraminifère après 3 mois passés dans de l'eau à 300°C ne contenant que de l'oxygène 18 (haut) et cartographie du rapport 18O/16O d'une section de ce test montrant son enrichissement extrême en oxygène 18 (bas). La température moyenne globale de la Terre augmente depuis plus d’un siècle. Les océans étant des acteurs clés du climat terrestre, contraindre précisément l’évolution de leur température au cours des temps géologiques est essentiel pour prévoir au mieux les conséquences du dérèglement climatique actuel.
Depuis les années 50, la composition des foraminifères est utilisée pour estimer les paléotempératures de l’océan. Les foraminifères sont des organismes marins microscopiques constitués d’une sorte de coquille calcaire appelée test, dont la teneur en oxygène 18 dépend de la température de l’eau dans laquelle ces organismes vivent. Les tests fossiles piégés dans les sédiments vieux de quelques milliers à plusieurs dizaines de millions d’années sont donc utilisés comme des paléothermomètres.
D’après les mesures faites sur des milliers de tests de foraminifères fossiles, la température de l’océan profond et celle de la surface de l’océan polaire auraient diminué d’une quinzaine de degrés au cours des cents derniers millions d’années, alors que celle de la surface de l’océan tropical serait restée stable. Cette interprétation des signaux portés par les tests fossiles de foraminifères fait consensus, bien qu’aucun modèle n’ait réussi à expliquer de telles distributions de températures.

Des chercheurs issus de l’IMPMC, du LHyGeS, du LGB et de l’ISTE de Lausanne ont étudié le comportement sous environnement chaud de tests de foraminifères à l’aide d’expériences en laboratoire et d’outils de pointe permettant de réaliser des analyses chimiques à très petite échelle (NanoSIMS). La teneur en oxygène 18 de tests de foraminifères a été multipliée par 500 après 3 mois d’immersion dans de l’eau à 300°C ne contenant que de l’oxygène 18, et ce sans que les tests eux-mêmes ne subissent la moindre modification structurale. En d’autres termes, la teneur en oxygène 18 des tests de foraminifères peut changer après leur mort, et ce sans laisser de trace visible.
Ces résultats remettent en question la fiabilité du paléothermomètre basé sur les foraminifères. À l’aide de simulations numériques, les auteurs de l’étude montrent en effet qu’à l’échelle de la dizaine de millions d’années, la modification post-mortem de la teneur en oxygène 18 des tests de foraminifères fossiles a un impact non négligeable sur l’estimation des paléotempératures de l’océan. C’est l’augmentation de la température au sein des sédiments (20-30°C) liée à leur enfouissement en profondeur (400-500 mètres) qui serait responsable de la modification de la teneur en oxygène 18 des tests de foraminifères fossiles, en particulier pour les foraminifères ayant vécu dans des eaux froides.
Cette étude suggère que les températures de l’océan pourraient être restées relativement stables depuis le Crétacé supérieur, contrairement à ce qui était pensé jusqu’à présent, faisant du réchauffement global actuel un évènement potentiellement sans précédent ces cents derniers millions d’années.

Source(s): 

Bernard S., Daval D., Ackerer P., Pont S., Meibom A. Burial-induced oxygen-isotope re-equilibration of fossil foraminifera explains ocean paleotemperature paradoxes. Nature Communications, in press

Contact(s):
  • Sylvain Bernard, IMPMC/Ecce Terra
    sylvain [dot] bernard [at] impmc [dot] upmc [dot] fr, 06 87 52 42 43

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