Il y a environ 400 000 ans, de grandes parties du Groenland étaient libres de glace. La toundra broussailleuse baignait dans les rayons du soleil sur les hautes terres du nord-ouest de l’île. Les preuves suggèrent qu’une forêt d’épicéas, bourdonnant d’insectes, couvrait la partie sud du Groenland. Le niveau global de la mer était alors beaucoup plus élevé, entre 20 et 40 pieds au-dessus des niveaux actuels. Partout dans le monde, des terres qui abritent aujourd’hui des centaines de millions de personnes étaient sous l’eau.
Les scientifiques savent depuis un certain temps que la calotte glaciaire du Groenland a pratiquement disparu à un moment donné au cours du dernier million d’années, mais pas précisément quand.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Science, nous avons déterminé la date, en utilisant du sol gelé extrait pendant la guerre froide sous une section de près d’un kilomètre d’épaisseur de la calotte glaciaire du Groenland.
Un bref aperçu des preuves sous la calotte glaciaire du Groenland et des leçons qu’elle contient.
Le moment – il y a environ 416 000 ans, avec des conditions largement libres de glace pouvant durer jusqu’à 14 000 ans – est important. À cette époque, la Terre et ses premiers humains traversaient l’une des plus longues périodes interglaciaires depuis que les calottes glaciaires ont recouvert les hautes latitudes il y a 2,5 millions d’années.
La durée, l’ampleur et les effets de ce réchauffement naturel peuvent nous aider à comprendre la Terre que les humains modernes sont en train de créer pour l’avenir.
Un monde préservé sous la glace
En juillet 1966, des scientifiques américains et des ingénieurs de l’armée américaine ont achevé un effort de six ans pour forer à travers la calotte glaciaire du Groenland. Le forage a eu lieu au Camp Century, l’une des bases les plus inhabituelles de l’armée – elle était à propulsion nucléaire et composée d’une série de tunnels creusés dans la calotte glaciaire du Groenland.
Le site de forage dans le nord-ouest du Groenland se trouvait à 138 miles de la côte et reposait sur 4 560 pieds de glace. Une fois qu’ils ont atteint le fond de la glace, l’équipe a continué à forer 12 pieds de plus dans le sol gelé et rocheux en dessous.
George Linkletter, travaillant pour le Laboratoire de recherche et d’ingénierie des régions froides du Corps of Engineers de l’armée américaine, examine un morceau de carotte de glace dans la tranchée scientifique du Camp Century. La base a été fermée en 1967. Photographie de l’armée américaine
En 1969, l’analyse par le géophysicien Willi Dansgaard de la carotte de glace de Camp Century a révélé pour la première fois les détails de la façon dont le climat de la Terre avait radicalement changé au cours des 125 000 dernières années. Des périodes glaciaires froides prolongées lorsque la glace s’est rapidement étendue ont cédé la place à des périodes interglaciaires chaudes lorsque la glace a fondu et que le niveau de la mer a augmenté, inondant les zones côtières du monde entier.
Pendant près de 30 ans, les scientifiques ont prêté peu d’attention aux 12 pieds de sol gelé du Camp Century. Une étude a analysé les galets pour comprendre le substrat rocheux sous la calotte glaciaire. Un autre a suggéré curieusement que le sol gelé préservait les preuves d’une époque plus chaude qu’aujourd’hui. Mais sans aucun moyen de dater le matériel, peu de gens ont prêté attention à ces études. Dans les années 1990, le noyau de sol gelé avait disparu.
Il y a plusieurs années, nos collègues danois ont trouvé le sol perdu enfoui profondément dans un congélateur de Copenhague, et nous avons formé une équipe internationale pour analyser cette archive climatique gelée unique.
Dans l’échantillon le plus haut, nous avons trouvé des plantes fossiles parfaitement préservées – preuve irréfutable que la terre loin en dessous de Camp Century avait été libre de glace il y a quelque temps – mais quand ?
Des fossiles magnifiquement préservés de mousse vieille de plus de 400 000 ans, à gauche, et une graine de carex à droite, trouvés dans le noyau du sol sous la calotte glaciaire du Groenland, aident à raconter l’histoire de ce qui vivait là-bas lorsque la glace avait disparu. Halley Mastro/Université du Vermont
Rencontrer des roches anciennes, des brindilles et de la terre
En utilisant des échantillons prélevés au centre de la carotte de sédiment et préparés et analysés dans l’obscurité afin que le matériau conserve une mémoire précise de sa dernière exposition au soleil, nous savons maintenant que la calotte glaciaire couvrant le nord-ouest du Groenland – près d’un mile d’épaisseur aujourd’hui – a disparu pendant la période chaude naturelle prolongée connue des climatologues sous le nom de MIS 11, il y a entre 424 000 et 374 000 ans.
L’échantillon le plus élevé de la carotte de sédiments sous-glaciaires de Camp Century raconte l’histoire de la disparition de la glace et de la vie dans la toundra au Groenland il y a 416 000 ans. Andrew Christ/Université du Vermont
Pour déterminer plus précisément quand la calotte glaciaire a fondu, l’une d’entre nous, Tammy Rittenour, a utilisé une technique connue sous le nom de datation par luminescence.
Au fil du temps, les minéraux accumulent de l’énergie lorsque des éléments radioactifs comme l’uranium, le thorium et le potassium se désintègrent et libèrent des radiations. Plus le sédiment est enfoui longtemps, plus le rayonnement s’accumule sous forme d’électrons piégés.
Dans le laboratoire, des instruments spécialisés mesurent de minuscules morceaux d’énergie, libérés sous forme de lumière par ces minéraux. Ce signal peut être utilisé pour calculer combien de temps les grains ont été enterrés, puisque la dernière exposition au soleil aurait libéré l’énergie piégée.
Comment fonctionne la luminescence stimulée optiquement.
Le laboratoire de Paul Bierman à l’Université du Vermont a daté la dernière fois que l’échantillon a été près de la surface d’une manière différente, en utilisant des isotopes radioactifs rares de l’aluminium et du béryllium.
Ces isotopes se forment lorsque des rayons cosmiques, provenant de loin de notre système solaire, frappent les roches sur Terre. Chaque isotope a une demi-vie différente, ce qui signifie qu’il se désintègre à un rythme différent lorsqu’il est enterré.
En mesurant les deux isotopes dans le même échantillon, le géologue glaciaire Drew Christ a pu déterminer que la fonte des glaces avait exposé les sédiments à la surface de la terre pendant moins de 14 000 ans.
Les modèles de calotte glaciaire gérés par Benjamin Keisling, intégrant désormais nos nouvelles connaissances selon lesquelles Camp Century était libre de glace il y a 416 000 ans, montrent que la calotte glaciaire du Groenland a dû rétrécir considérablement à ce moment-là.
Au minimum, le bord de la glace s’est retiré sur des dizaines à des centaines de kilomètres autour d’une grande partie de l’île au cours de cette période. L’eau de cette fonte des glaces a élevé le niveau mondial de la mer d’au moins 5 pieds et peut-être jusqu’à 20 pieds par rapport à aujourd’hui.
Avertissements pour l’avenir
L’ancien sol gelé sous la calotte glaciaire du Groenland prévient des problèmes à venir.
Pendant l’interglaciaire MIS 11, la Terre était chaude et les calottes glaciaires étaient limitées aux hautes latitudes, un peu comme aujourd’hui. Les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère sont restés entre 265 et 280 parties par million pendant environ 30 000 ans. MIS 11 a duré plus longtemps que la plupart des interglaciaires en raison de l’impact de la forme de l’orbite terrestre autour du soleil sur le rayonnement solaire atteignant l’Arctique. Au cours de ces 30 millénaires, ce niveau de dioxyde de carbone a déclenché un réchauffement suffisant pour faire fondre une grande partie de la glace du Groenland.
Aujourd’hui, notre atmosphère contient 1,5 fois plus de dioxyde de carbone qu’au MIS 11, soit environ 420 parties par million, une concentration qui augmente chaque année. Le dioxyde de carbone emprisonne la chaleur, réchauffant la planète. Une trop grande quantité dans l’atmosphère augmente la température mondiale, comme le monde le voit actuellement.
Au cours de la dernière décennie, alors que les émissions de gaz à effet de serre continuaient d’augmenter, les humains ont connu les huit années les plus chaudes jamais enregistrées. Juillet 2023 a vu la semaine la plus chaude jamais enregistrée, sur la base de données préliminaires. Une telle chaleur fait fondre les calottes glaciaires et la perte de glace réchauffe davantage la planète alors que la roche sombre absorbe la lumière du soleil que la glace et la neige d’un blanc éclatant reflétaient autrefois.
À minuit en juillet, l’eau de fonte se déverse sur la calotte glaciaire du Groenland dans un canal sinueux. Paul Biermann
Même si demain tout le monde arrêtait de brûler des combustibles fossiles, les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère resteraient élevés pendant des milliers, voire des dizaines de milliers d’années. C’est parce qu’il faut beaucoup de temps pour que le dioxyde de carbone se déplace dans les sols, les plantes, l’océan et les roches. Nous créons des conditions propices à une très longue période de chaleur, tout comme MIS 11.
À moins que les gens ne réduisent considérablement la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, les preuves que nous avons trouvées du passé du Groenland suggèrent un avenir largement sans glace pour l’île.
Tout ce que nous pouvons faire pour réduire les émissions de carbone et séquestrer le carbone qui est déjà dans l’atmosphère augmentera les chances qu’une plus grande partie de la glace du Groenland survive.
L’alternative est un monde qui pourrait ressembler beaucoup au MIS 11 – ou même plus extrême : une Terre chaude, des calottes glaciaires qui rétrécissent, une élévation du niveau de la mer et des vagues déferlant sur Miami, Mumbai, Inde et Venise, Italie.
Paul Bierman, membre du Gund Institute for Environment, professeur de ressources naturelles et de sciences de l’environnement, Université du Vermont et Tammy Rittenour, professeur de géosciences et directrice du Luminescence Lab, Université d’État de l’Utah
