Histoire du monde sur glace

De l'extérieur, le hangar de stockage sur le campus de l'Université du New Hampshire (UNH) à Durham semble assez discret - une boîte blanche standard de 48 pieds sur 12 pieds. Il n'a pas non plus l'air trop remarquable de l'intérieur, abritant quelques scies sauteuses électriques et des supports contenant des milliers de bidons cylindriques remplis de glace. Cependant, ce n'est pas votre casier à glace moyen. Il contient tous les morceaux d'une bande de glace de deux milles forée à partir d'une immense calotte glaciaire au Groenland. De plus, cette glace contient des données vitales sur le climat de la Terre au cours des 250 000 dernières années et offre l'enregistrement le plus détaillé à ce jour des 110 000 dernières années de l'histoire de notre planète.

À certains égards, les calottes glaciaires nous en disent plus sur l'environnement dans les latitudes septentrionales il y a 100 000 ans que nous ne pouvons en apprendre sur les années 1700 et 1800 à partir des enregistrements humains, explique Paul Mayewski, directeur de la recherche glaciaire à l'UNH et scientifique en chef pour le Groenland Ice Sheet Project Two (GISP2). Ces enregistrements écrits consistent principalement en des relevés de température, mais nous pouvons utiliser la glace pour analyser 45 variables différentes.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de juillet 1997

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Mayewski considère les calottes glaciaires comme une machine à remonter le temps qui nous raconte non seulement l'histoire de la terre, y compris les effets de centaines d'éruptions volcaniques, mais aussi l'histoire humaine. Ce dépôt gelé fournit une multitude d'informations aux scientifiques de la Terre et aux archéologues.

Comment peuvent-ils extraire autant d'informations à partir de morceaux de glace ordinaires ? Les calottes glaciaires du Groenland sont composées de neige qui tombe sur la terre et transporte des composés de l'air, notamment des produits chimiques, des métaux, de la poussière et même des retombées radioactives. La neige s'accumule couche par couche, année après année, piégeant ces substances. La pression de la neige accumulée finit par créer de la glace, et les bulles qui se forment dans la glace scellent de petits échantillons de l'atmosphère. Dans les laboratoires de l'UNH et d'ailleurs, les scientifiques peuvent identifier avec précision les couches annuelles de la glace, comme les anneaux d'un tronc d'arbre, pour déterminer la composition de l'atmosphère à ce moment-là.

Les archives gelées du Groenland contiennent des vestiges remarquables d'entreprises industrielles à travers les âges. Par exemple, les archives montrent que la première pollution à grande échelle a commencé il y a environ 2 500 ans et s'est poursuivie pendant les 800 années suivantes - le résultat de l'extraction et de la fonte du plomb et de l'argent à l'époque grecque et romaine. En fait, la pollution au plomb au cours de cette période a atteint quatre fois les niveaux de fond naturels, selon Claude Boutron, un scientifique français dont l'équipe a étudié des morceaux de glace à partir d'un effort d'échantillonnage parallèle, le European Greenland Ice-Core Project.

D'autres découvertes indiquent que le déclin de l'Empire romain a été suivi d'une baisse constante de la pollution au plomb : les concentrations de plomb dans les carottes de glace ont chuté au Moyen Âge et n'ont dépassé les niveaux romains qu'au début de la révolution industrielle. Une augmentation encore plus marquée s'est produite au XXe siècle lorsque les concentrations de plomb ont atteint environ 200 fois les niveaux naturels (pré-grecs et romains), vraisemblablement en grande partie à cause de l'introduction d'additifs au plomb dans l'essence.

D'autres produits chimiques ont également montré une recrudescence spectaculaire. Selon les données des carottes de glace, les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone ont augmenté de près de 30 %, les concentrations de méthane ont plus que doublé et les concentrations de sulfate (un sous-produit de la combustion du charbon) ont à peu près triplé depuis le début de la révolution industrielle.

De nouveaux polluants ont commencé à apparaître au Groenland à la fin des années 1950 : le strontium-90 radioactif et le césium-137, les retombées principalement des programmes d'essais nucléaires américains, soviétiques et britanniques. Ces retombées ont atteint un pic en 1963, puis ont chuté avec la signature du traité d'interdiction des essais atmosphériques plus tard dans l'année, explique Jack Dibb, scientifique de l'UNH au Glacier Research Group. Nous voyons encore de petites bosses dans les années 1970 et 1980 à cause des tests effectués par les Chinois, les Français et peut-être d'autres que nous ne connaissons pas. D'autres débris radioactifs sous forme de césium 134 et 137 ont dérivé vers le Groenland en mai 1986 grâce à l'accident nucléaire de Tchernobyl en Ukraine. Ce nuage radioactif a déposé des isotopes dans la glace de l'Antarctique, suggérant que la planète entière a été contaminée par la fusion du noyau.

Mais l'histoire que raconte la glace n'est pas si mauvaise. Les concentrations de polluants clés (y compris le plomb) atteignant le Groenland ont en fait diminué depuis l'adoption de la Clean Air Act des États-Unis en 1970 et la répression subséquente des émissions. Pourtant, au cours des 100 000 années et plus de ces carottes de glace, les niveaux de dioxyde de carbone et de méthane, deux gaz à effet de serre, n'ont jamais été aussi élevés qu'ils ne le sont aujourd'hui, déclare Martin Wahlen, physicien au Scripps Institute of Oceanography, et l'ampleur de ce changement induit par l'homme est vraiment remarquable. En ce qui concerne les concentrations de dioxyde de carbone et de méthane, dit-il, l'humanité a provoqué un changement à peu près de la même ampleur que celui qui se produit naturellement entre les périodes glaciaires et interglaciaires. Alors que ce changement naturel a eu lieu au cours de dizaines de milliers d'années, cependant, le changement induit par l'homme s'est produit au cours des derniers siècles seulement.

L'une des plus grandes surprises du projet GISP2 est la découverte de changements climatiques rapides qui se produisent dans un laps de temps de plusieurs décennies ou moins. Nous avons montré, à au moins huit occasions distinctes, que le changement climatique s'est produit brusquement alors que les civilisations se développaient au cours des derniers milliers d'années, dit Mayewski. Ces changements peuvent mettre en danger les personnes vivant dans des environnements extrêmes, qu'ils soient très froids ou arides. Si vous habitez dans une zone marginale comme celle-ci, un léger changement de température ou d'humidité peut vous mettre en faillite.

Par exemple, l'archéologue Harvey Weiss de Mayewski et Yale ont trouvé une corrélation surprenante entre un événement climatique en 2 200 avant JC, qui a entraîné une sécheresse extrême de l'Europe à l'Inde, et l'effondrement de l'empire mésopotamien, qui était basé près d'une région désertique dans ce qui est maintenant l'Irak. Cela ne signifie pas que le changement climatique était le seul facteur, mais il a probablement joué un certain rôle, dit Mayewski.

Mayewski s'est associé à l'archéologue Tom McGovern du Hunter College et à d'autres pour enquêter sur un mystère similaire de longue date concernant la disparition des colons scandinaves dans l'ouest du Groenland à partir du milieu des années 1300. Les enregistrements de base indiquent un hiver très froid vers 1350 et une série d'étés de plus en plus froids, dit McGovern. La pire nouvelle pour ces personnes aurait été une série d'étés froids, qui auraient réduit une saison de croissance déjà courte, et c'est exactement ce qui s'est passé. Le climat, ajoute-t-il, a toujours été soupçonné de jouer un rôle dans l'effacement de la colonie, mais nous avions besoin des nouvelles données sur les carottes de glace, qui ont une résolution à l'échelle des années et des saisons individuelles, pour vraiment les cerner.

McGovern espère ensuite découvrir si la mort généralisée des mastodontes, des mammouths laineux et d'autres animaux il y a 10 000 ans à la fin du Pléistocène était principalement due au changement climatique ou à la prédation humaine. Il y a eu un énorme débat en archéologie depuis des années, et les données du Groenland peuvent enfin nous aider à le résoudre.

Mayewski s'attend à ce que les études futures révèlent de nombreuses autres associations entre les événements climatiques révélés dans les calottes glaciaires et les principaux tournants de l'histoire humaine. La prochaine étape, dit-il, consiste à produire des carottes de glace provenant d'autres parties du monde, d'où un programme de forage en profondeur qui a commencé l'année dernière en Antarctique. Les collaborateurs du GISP2 commencent également à comparer les données des carottes de glace avec les enregistrements climatiques correspondants obtenus à partir des cernes des arbres, des sédiments lacustres et du corail.

La clé n'est pas seulement de mettre en commun les données, dit McGovern. Vous devez vraiment rassembler les gens pour former des équipes diverses, et les collaborations de ce type entre climatologues, archéologues, paléontologues et historiens ouvrent un tout nouveau domaine avec un potentiel énorme. En termes d'exploitation du corpus d'informations enfermé au plus profond des calottes glaciaires du monde, ajoute Mayewski, nous avons seulement commencé à gratter la surface.

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