Dynamique climatique de la boule de neige et géologie-géobiologie cryogénique

Lundi, 13 novembre 2017

27 chercheurs issus de 27 laboratoires, dont des chercheurs du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE/IPSL, CNRS / CEA / Université Versailles St-Quentin), de l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP / CNRS / Université Paris Diderot / Université La Réunion) et du laboratoire Géosciences environnement Toulouse (GET/OMP, Université Paul Sabatier / CNRS / IRD / CNES / BRGM), font le point avec plus de 500 références sur les progrès accomplis depuis le développement des premiers scénarios plutôt simplistes de Terre boule de neige, il y a environ une trentaine d’années. Les chercheurs français ont surtout contribué à expliquer les liens entre la tectonique, le climat et le cycle du carbone et leurs implications dans le basculement vers une Terre boule de neige, le maintien de cet état puis le retour à des températures plus douces.

Dans les années 60, un scientifique britannique Walter Brian Harland a émis l’hypothèse, à partir de données géologiques et glaciologiques, d’une terre complètement englacée (Snowball Earth) il y a environ 700 millions d’années (Ma). Mais il n’y avait, à l’époque, aucun processus approprié pour sortir d’une telle glaciation si elle avait existé. La seule sortie possible d’une terre englacée était le dégel par l’augmentation de la luminosité solaire, mais il aurait fallu des milliards d’années pour y arriver. Ce n’était donc pas envisageable.
La découverte de dépôts glaciaires anciens formés aux basses latitudes par les géologues australiens Embleton et Williams relança le débat. En s’appuyant sur le mécanisme découvert par le paléoclimatologue James C.G Walker au début des années 80, le géophysicien Joseph Kirschvink, défendit l’existence des glaciations globales, car sur une Terre devenue entièrement englacée, le CO2 émis par les volcans s’accumule jusqu’à des teneurs très élevées, provoquant la débâcle et cela en seulement quelques dizaines de millions d’années.

Avec 27 chercheurs et 27 laboratoires impliqués et plus de 500 références, cet article fait le point des progrès accomplis à partir des scénarios plutôt simplistes de Terre boule de neige initialement développés. Cette synthèse intègre toutes les disciplines impliquées dans la naissance, le développement et la fin d’une Terre boule de neige. De la sédimentologie à la glaciologie en passant par le climat et le cycle du carbone et jusqu’à la biologie, cet article dresse un portrait-robot de ce que furent les épisodes glaciaires du Néoprotérozoïque.
La contribution du LSCE et de l’IPGP a consisté essentiellement pendant toutes ces années, à travers des projets interdisciplinaires(1) du CNRS, le financement de deux thèses(2) et une très forte collaboration avec Yves Godderis du GET, à revisiter les relations entre climat et cycle du carbone pendant ces glaciations. À travers une dizaine d’articles, ces chercheurs ont contribué à expliquer les liens tectoniques, climat et cycle du carbone, qui expliquent le basculement vers une Terre boule de neige, puis les mécanismes qui sous-tendent son maintien pendant des millions d’années. Enfin, ils ont exploré des mécanismes qui conduisent à la sortie de la boule de neige et au rééquilibrage du système Terre à des températures plus clémentes.

Il apparaît clairement que le système Terre a subi pendant de courtes périodes, à l’échelle géologique, des dérégulations majeures qui ont conduit à l’existence et au maintien d’une Terre englacée très différente dans son fonctionnement même de celle que nous connaissons depuis le Phanérozoïque (540 Ma).

Note(s): 
  1. Programme ECLIPSE (environnement et climat du passé : histoire et évolution) 2000-2007, financement CNRS 2000-2003 et financement INSU 2004-2007
  2. 2001-2003 : Thèse de Yannick Donnadieu (financement CFR CEA) et 2005-2007 : Thèse de Guillaume Le Hir (financement ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche)
Source(s): 

Snowball Earth climate dynamics and Cryogenian geology-geobiology, Hoffman, P. F., Abbot, D. S., Ashkenazy, Y., Benn, D. I., Brocks, J. J., Cohen, P. A., Cox, G. M., Creveling, J. R., Donnadieu, Y., Erwin, D. H., Fairchild, I. J., Ferreira, D., Goodman, J. C., Halverson, G. P., Jansen, M. F., Le Hir, G.,Love, G. D., Macdonald, F. A., Maloof, A. C., Partin, C. A., Ramstein, G., Rose, B. E. J., Rose, C. V., Sadler, P. M., Tziperman, E., Voigt, A. and Warren, S. G. (2017), Science Advances. ISSN 2375-2548 DOI 10.1126/sciadv.1600983.

Contact(s):
  • Gilles Ramstein, LSCE/IPSL
    gilles [dot] ramstein [at] lsce [dot] ipsl [dot] fr, 01 69 08 64 95

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