La forêt tropicale fossile de l’Antarctique est un avertissement sur le changement climatique

Non loin du pôle Sud, à plus d’un kilomètre sous l’océan dans une région autrefois recouverte de glace, une couche d’anciens fossiles raconte une histoire surprenante sur le continent le plus froid de la Terre. Aujourd’hui, le pôle Sud enregistre des températures hivernales moyennes de 78 degrés Fahrenheit en dessous de zéro. Mais il y a environ 90 millions d’années, suggèrent les fossiles, l’Antarctique était aussi chaud que l’Italie et recouvert d’une étendue verte de forêt tropicale.

« C’était une période passionnante pour l’Antarctique », a déclaré à Vox Johann P. Klages, un géologue marin qui a aidé à déterrer les fossiles. « C’était essentiellement la dernière fois que tout le continent était couvert de végétation et probablement aussi d’animaux sauvages – de dinosaures et tout ça. »

Des scientifiques polaires intrépides comme Klages, qui travaille à l’Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine à Bremerhaven, en Allemagne, révèlent de nouvelles facettes de l’Antarctique que nous connaissons aujourd’hui. Dans le numéro d’avril 2020 de la revue La nature, lui et 39 collègues ont décrit des réseaux de racines d’arbres fossilisées qu’ils ont extraites du fond marin en 2017. Ils montrent à quel point le climat polaire a changé depuis la « super serre » du Crétacé – et peut-être à quel point le le climat pourrait à nouveau changer.

Même depuis cet article, les surprises antarctiques n’ont cessé de se produire. En octobre, une équipe de recherche brésilienne a annoncé avoir trouvé des morceaux de charbon vieux de 75 millions d’années sur l’île James Ross, à des centaines de kilomètres au sud de l’Amérique du Sud. Dans la revue Recherche polaire, les chercheurs ont conclu que les « paléoincendies », qui étaient courants dans le reste du monde préhistorique, ont également brûlé la péninsule antarctique. « C’est un travail passionnant », a déclaré Klages. « C’est la première preuve de ces incendies de forêt. »

Alors que le changement climatique réchauffe l’Antarctique et rétrécit son énorme calotte glaciaire, de nombreux scientifiques se demandent si l’histoire pourrait se répéter. Mais relativement peu d’équipes de recherche ont les outils pour travailler dans un endroit où des icebergs de la taille du Titanic parsèment l’océan.

Je me suis assis avec Klages au Falling Walls Science Summit à Berlin pour parler de la façon dont son équipe a mené des recherches à partir du RV Polarstern, un brise-glace de recherche qui traduit « North Star » et transporte régulièrement environ 50 scientifiques et 50 membres d’équipage dans l’Arctique et l’Antarctique. . Il m’a parlé de l’endroit où son équipe a foré dans le fond marin – une zone où la géologie a en quelque sorte mis des couches de sédiments vieux de 90 millions d’années, ou « strates », à la portée de leur énorme et puissant forage.

Les couches, a-t-il dit, sont comme les pages d’un livre. « Vous marchez le long des pages ; vous marchez le long de l’histoire », a-t-il déclaré. Notre conversation a été modifiée et condensée.

Daniel Gross

Pouvez-vous me parler un peu du voyage de 2017 en lui-même ?

Johann Klages

Toutes les expéditions en Antarctique auxquelles j’ai participé sont extrêmement excitantes parce que partout où vous allez, généralement, c’est pour la première fois. C’est comme cette tache blanche sur la carte. Chaque fois que nous y allons, nous découvrons de nouvelles choses.

Polarstern est l’un des plus grands brise-glaces de recherche au monde – il peut briser la glace épaisse. Cela permet d’atteindre des endroits qui ne sont généralement pas accessibles pour les autres navires. Dans l’été de l’hémisphère nord, c’est généralement dans l’Arctique, et dans l’été de l’hémisphère sud, c’est généralement dans l’Antarctique.

Johann Klages se tient à bord du brise-glace de recherche RV Polarstern dans la baie intérieure de Pine Island, dans l’ouest de l’Antarctique, en février 2017.
Avec l’aimable autorisation de Johann Klages/AWI

Cette croisière particulière était passionnante parce que nous avons essayé cette plate-forme de forage spéciale pour les fonds marins pour la première fois. C’est énorme. C’est presque 10 tonnes. Il a besoin de sept conteneurs de 20 pieds d’équipement à expédier. Il n’y en a que deux disponibles sur la planète en ce moment. Ils ont été développés et construits à Brême, en Allemagne, à l’Institut des sciences de l’environnement marin.

Pour cette foreuse, vous avez besoin de conditions particulières. Il repose sur le fond marin et est connecté à un long câble, dans ce cas d’environ 1 000 mètres, pour l’alimentation électrique et à un câble en fibre de verre qui assure la communication. Nous avons 20 caméras HD qui observent chaque étape. Nous, les scientifiques, nous tenons derrière les techniciens, car ce sont eux les spécialistes, dans le conteneur de communication avec tous les écrans qui vous montrent ce qui se passe.

Daniel Gross

Il doit ressembler à un cockpit d’avion.

Johann Klages

Ouais, ou comme à Houston quand les fusées montent. C’est très excitant. Nous savons, lorsque nous forons, que personne n’a vu ce matériel auparavant.

C’est aussi extrêmement excitant parce que la glace de mer dérivant vers le navire serait l’extrémité du câble. L’annulation de l’exercice prend cinq à six heures. Par conséquent, nous avons une collaboration conjointe avec le centre aérospatial allemand, et chaque jour, nous obtenons des images haute résolution de l’emplacement particulier où nous forons. Ensuite, nous avons deux hélicoptères à bord. Nous survolons le navire pour nous assurer qu’il n’y a pas de glace de mer.

Vous avez besoin d’environ 30 à 50 heures de fonctionnement sur un emplacement particulier. Donc, pour cette fenêtre de temps, vous devez vous assurer que tout se passe relativement bien.

Nous avons dû forer à travers 25 mètres [82 feet] de grès, qui est toujours le pire à forer, surtout quand il y a de l’eau, car il s’effrite et se désagrège. C’est vraiment agaçant. L’équipe de forage a voulu annuler le forage à cause du grès et de l’arrivée de glace. Nous devions décider. Je pense que la glace était à huit ou neuf heures.

Depuis un conteneur qui sert de salle de contrôle, deux techniciens contrôlent la plate-forme de forage qui se trouve sous le navire sur le fond marin.
TA Ronge/AWI

Daniel Gross

Pourquoi avez-vous foré là-bas?

Johann Klages

Parce que lors d’expéditions passées, avec des méthodes géophysiques scrutant profondément le fond marin, nous avons vu que les strates géologiques étaient en quelque sorte inclinées.

Daniel Gross

Et cela indique à quel point il est vieux.

Johann Klages

Exactement. Si vous avez des strates inclinées, une sorte de processus tectonique plus important l’a fait apparaître. Ensuite, la glace s’y est érodée, de sorte que ces strates sont si près de la surface, à quelques mètres seulement sous la surface.

Daniel Gross

La perceuse est-elle un peu comme une paille, en ce sens qu’elle maintient les sédiments en place pendant qu’elle creuse ?

Johann Klages

Oui, vous avez un canon intérieur et extérieur. En bas, vous avez une tête de forage au diamant.

La plate-forme de forage au fond de la mer contient deux magasins – un avec des barils vides et un avec des barils remplis. Vous retirez le canon intérieur tous les 3,5 mètres. Nous allons ensuite chercher le matériel auprès des techniciens. C’était le premier moment où nous avons réalisé que nous avions quelque chose de très spécial parce qu’il avait une couleur que nous n’avions jamais vue auparavant en Antarctique. Brun très foncé et à grain très fin.

À la surface, de temps en temps, on pouvait voir ces points noirs. Nous nous demandions tous, à quoi correspondent ces points noirs ? Ça doit être quelque chose d’organique.

Nous avons décidé de forer une section supplémentaire, ce qui signifie 3,5 mètres, puis de partir. Et dans ces 3,5 mètres, il y avait ces strates passionnantes. Si nous ne l’avions pas fait, il n’y aurait rien eu d’excitant, vraiment. Cela a fait la différence.

C’est toujours une combinaison de connaissances et de bonnes conditions, mais il y a encore deux choses : la chance et l’intuition. Si vous ne les suivez pas, vous ne devriez pas y aller en premier lieu.

Nous sommes rentrés à la maison. Les carottes sont arrivées à la maison quelques semaines plus tard, expédiées à la maison sur Polarstern. Ensuite, nous avons décidé d’aller dans un hôpital avec lequel nous collaborons et qui dispose de ces scanners de tomodensitométrie humaine. Lorsque nous avons vu pour la première fois les données CT, c’est à ce moment-là que nous avons réalisé que nous avions quelque chose de très spécial. C’était ce réseau interconnecté de racines fossiles.


Cette tomodensitométrie montre les racines d’arbres fossilisées que Klages et ses collègues ont trouvées à plus de 80 pieds sous le fond marin en Antarctique. La partie jaune est le fond d’une couche de grès et la partie verte montre les racines.
Institut Alfred Wegener

Daniel Gross

Y avait-il des traces de vie végétale en Antarctique avant votre arrivée ?

Johann Klages

Oui, mais toutes ces preuves sont de 1 000 à 1 500 kilomètres [about 600 to 900 miles] plus au nord. Il n’y avait aucune preuve de près du pôle Sud. Nous avons reconstitué cet environnement à seulement 900 kilomètres du pôle Sud.

Personne ne savait vraiment à quoi ressemblait le climat pendant la période des « super serres » près du pôle Sud. Mais c’est en fait ce dont vous avez besoin lorsque vous voulez connaître la sévérité d’un climat particulier dans le passé de la Terre. [The poles are currently warming much more quickly than the rest of the planet, and as polar ice melts, global warming accelerates.] C’est ce que nous avons pu révéler avec cette étude.

Le problème en Antarctique est, en ce moment, la calotte glaciaire. Le site particulier où nous avons foré était recouvert de glace au sol pendant des millions d’années, mais comme nous sommes actuellement dans une période interglaciaire, la glace s’est retirée à un point tel qu’elle a juste permis d’y accéder et de la forer.

Daniel Gross

Pourriez-vous décrire ce qui se passait dans l’atmosphère à l’époque qui aurait pu créer ces conditions ?

Johann Klages

C’était la dernière question que nous nous posions. Un environnement si diversifié avec des températures si douces – des températures que vous avez aujourd’hui dans le nord de l’Italie, par exemple. Qu’est-ce qui est nécessaire pour maintenir cela pendant une longue période il y a 90 millions d’années ?

Par conséquent, nous avons invité des modélisateurs climatiques dans notre équipe. Ils sont venus avec [a carbon dioxide concentration of] au moins 1 100 parties par million de CO2, soit quatre époque préindustrielle [the CO2 concentration before the Industrial Revolution]. Cela était nécessaire, au moins, pour remplir les conditions que nous avons reconstruites.

Nous savions que cette période était la plus chaude des 145 derniers millions d’années. Maintenant, nous avions de bien meilleurs chiffres sur la teneur en CO2.

Le modèle a toujours un problème : il ne peut pas vraiment simuler assez bien le gradient entre les basses latitudes et les hautes latitudes. Nous savons maintenant que le gradient était très faible.

Daniel Gross

Il est donc probable que le climat était plus chaud mais plus uniforme à l’époque.

Johann Klages

Oui! C’est quelque chose que les modèles ne peuvent pas faire correctement pour le moment – simuler ce gradient. Il y a donc un bug avec la modélisation.

C’est maintenant ce qui l’amène à l’importance pour l’avenir du climat, si nous dérivons vers un avenir à haute teneur en CO2. Nous le faisons en ce moment. Nous sommes à 420 parties par million de CO2, quelque chose autour de cela. Si nous nous tournons vers cet avenir à haute teneur en CO2, nous savons que les modèles ont du mal. C’est une chance d’utiliser des moments du passé de la Terre pour calibrer ces modèles, afin d’améliorer leurs capacités prédictives pour demain.

La vue depuis le RV Polarstern alors que le navire traversait les champs de glace de mer dans la baie intérieure de Pine Island en 2017. Pendant l’été antarctique, le soleil ne se couche pas pendant des mois.
TA Ronge/AWI

Daniel Gross

Et les prédictions que vos collègues commencent à faire suggèrent que c’est très préoccupant – mais la présence de la calotte glaciaire elle-même pourrait nous protéger ?

Johann Klages

Oui. Nous avons beaucoup de chance maintenant que nous avons de la glace et que deux grandes régions de notre planète sont recouvertes d’une masse de glace permanente : le Groenland et l’Antarctique. Vous avez ce processus d’auto-refroidissement. Vous avez un miroir gigantesque qui renvoie un rayonnement à ondes courtes dans l’espace. S’il n’y en a plus, cela se transforme en chaleur.

C’est quelque chose que nous ne devrions pas tenir pour acquis. La glace disparaît. Chaque année on y va, on voit. [We think] « Oh mon Dieu, ça va vraiment vite maintenant. » Les changements rapides en cours sont sans précédent, pour autant que nous le sachions si loin du passé géologique.

Nous faisons actuellement une grande expérience. Nous prenons des combustibles fossiles de la croûte terrestre qui se sont déposés sur des millions d’années et auraient généralement été relâchés dans l’atmosphère sur des millions d’années, mais nous l’avons fait en moins de 150 ans. Boom. Cela n’est jamais arrivé auparavant. Cela a un impact énorme.

C’est quelque chose que nous devons intégrer lorsque nous parlons de l’avenir – pour commencer à apprendre ce que la planète a déjà vécu au cours de son histoire. C’est la seule chance que nous ayons. Il ne s’agit pas de protection de l’environnement, mais de protection humaine. Il s’agit de nous.

Daniel Gross

Lorsque vous avez décidé de devenir géologue marin, avez-vous déjà pensé que vous finiriez par faire des recherches sur quelque chose d’aussi urgent : l’avenir de notre climat ?

Johann Klages

Non. Vous dérivez dans les choses. J’étais juste fasciné par la planète et par son histoire. Nous avons la chance d’en faire partie. Mais cette découverte particulière – si quelqu’un m’avait raconté l’histoire comme il y a trois ans, j’aurais ri. Je n’aurais jamais pensé que cela aurait un tel impact.

Toutes les actualités du site n'expriment pas le point de vue du site, mais nous transmettons cette actualité automatiquement et la traduisons grâce à une technologie programmatique sur le site et non à partir d'un éditeur humain.