Cet article de blog explore comment les millions d'années d'archives des glaciers de l'Antarctique peuvent être utilisées pour prédire les changements climatiques passés et futurs, et l'importance de lutter contre le changement climatique.
Les glaciers de l'Antarctique témoignent de l'évolution passée de la composition atmosphérique et de la température de la Terre. Ils contiennent des millions d'années d'histoire terrestre en couches, véritables capsules temporelles pour les scientifiques. Chaque couche du glacier enregistre les conditions atmosphériques et climatiques au moment des chutes de neige, fournissant des données essentielles à l'étude des changements environnementaux mondiaux. En analysant les glaciers, les scientifiques obtiennent des informations importantes sur le réchauffement climatique et d'autres problèmes auxquels la planète est confrontée. L'analyse de la composition atmosphérique passée nous aide notamment à comprendre le changement climatique actuel et à améliorer la précision des modèles de prévision.
La neige à la surface de l'Antarctique s'enfouit de plus en plus profondément sous l'effet des chutes de neige, et sa densité augmente progressivement. À une certaine profondeur, la pression exercée par la neige au-dessus transforme la neige en dessous en glace. L'air entre les particules de neige est emprisonné dans la glace, et à mesure que la glace s'épaissit et que la pression exercée par la glace au-dessus augmente, des clathrates hydratés se forment. Les clathrates hydratés sont des cristaux contenant des gaz de faible masse moléculaire, tels que le méthane, le dioxyde de carbone et l'azote, dans les vides créés par la liaison des molécules d'eau sous haute pression et basse température. Les bulles de ces cristaux ont la même composition gazeuse que l'atmosphère du moment. Lorsque la glace contenant ces bulles est forée et fondue, elle revient à son état initial, et la composition gazeuse est analysée à l'aide d'instruments de précision comme la chromatographie en phase gazeuse. Ce procédé permet de révéler la composition et la concentration de l'atmosphère terrestre passée, notamment en dioxyde de carbone et en méthane.
L'air emprisonné dans les glaciers ne nous renseigne pas seulement sur la composition de l'atmosphère, il fournit également des indices importants sur l'écosystème terrestre. Par exemple, les variations de concentration de certains gaz peuvent refléter les effets de catastrophes naturelles telles que l'évolution de la végétation, les éruptions volcaniques ou les grands incendies de forêt. Les glaciers constituent ainsi un témoignage complet de l'environnement mondial à cette époque.
Cependant, la composition atmosphérique des bulles d'air dans la glace des glaciers ne nous renseigne que partiellement sur la température à ce moment-là. Une méthode courante pour étudier les températures passées consiste à examiner la composition isotopique de l'oxygène ou de l'hydrogène dans les molécules d'eau qui composent les glaciers. Les isotopes sont des éléments de même numéro atomique mais de masses atomiques différentes, comme l'oxygène (16O), dont la masse atomique est de 16, et l'oxygène (18O), dont la masse atomique est de 18. La consommation isotopique d'oxygène (18O/16O) des molécules d'eau des glaciers antarctiques augmente ou diminue en fonction des variations de température au moment des chutes de neige, avec une nette différence entre l'été et l'hiver, et un cycle annuel. Les expériences actuelles montrent que l'augmentation ou la diminution de la consommation isotopique d'oxygène est presque directement proportionnelle à la variation de température. Cette relation peut être appliquée pour déterminer la température au moment de la formation des glaciers.
Des études récentes sur les glaciers ont montré que non seulement la consommation isotopique d'oxygène, mais aussi les variations de concentration en dioxyde de carbone ou en méthane sont étroitement liées aux variations de température. Par exemple, les variations de concentrations de dioxyde de carbone et de méthane observées lors du forage des glaciers révèlent clairement l'impact des fluctuations des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre sur la température. Il a été constaté que l'augmentation des concentrations de ces gaz entraîne une hausse des températures, et inversement, une diminution des concentrations entraîne une baisse des températures. Comparées aux variations passées des concentrations de dioxyde de carbone et de méthane observées dans les glaciers, les concentrations actuelles affichent une tendance à la hausse inquiétante. Il s'agit d'une preuve importante qui nous sensibilise à l'impact de l'activité humaine sur le changement climatique dans le monde moderne. Sur la base de ces données, les scientifiques nous alertent sur la nécessité d'agir d'urgence pour faire face à la crise climatique actuelle.
