Nouvelles recherches révèlent que les glaciations du Pléistocène tardif ont pris fin en raison de l'inclinaison de l'axe de la Terre plutôt que de l'excentricité orbitale.

28 août 2023

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par Hannah Bird, Phys.org

La cyclicité glaciaire de la Terre a souvent été considérée sur des échelles de temps de 100 000 ans, en particulier pour le Pléistocène supérieur (~11 700 à 129 000 ans auparavant), en alternant entre des périodes de vastes calottes glaciaires polaires et de montagne, à des périodes interglaciaires plus chaudes où les calottes glaciaires et les glaciers reculaient, entraînant une élévation ultérieure du niveau de la mer. On pense que cela est lié à trois facteurs clés qui affectent la quantité de rayonnement solaire atteignant la Terre depuis le soleil.

Terminés cycles de Milankovitch, l'excentricité concerne la forme de l'orbite terrestre qui passe d'une forme circulaire à une forme plus elliptique sur des échelles de temps de 100 000 ans, tandis que l'obliquité se réfère au degré de "penchement" variable de l'axe de la planète entre 22,1 et 24,5 degrés sur 41 000 ans (contribuant aux saisons) et la précession, qui, en termes simples, est la direction vers laquelle l'axe de la Terre est pointé et peut rendre le contraste entre les saisons plus extrême dans un hémisphère par rapport à l'autre.

Alors que le cycle d'excentricité a longtemps été considéré comme un facteur majeur qui stimule les cycles glaciaires/interglaciaires, de nouvelles recherches suggèrent qu'ils pourraient plutôt résulter d'une série de cycles d'obliquité ou de précession (surtout lorsque celle-ci a dominé jusqu'à 800 000 ans auparavant). Pour tester cette théorie, Bethany Hobart, chercheuse doctorante à l'Université de Californie, et ses collègues ont modélisé les effets de la fin glaciaire sur des cycles de 23 000 et 41 000 ans.

Trois hypothèses ont été proposées dans une publication de Nature Geoscience : 1) la précession forcée par l'excentricité, où les cycles de précession faibles sont associés à des orbites presque circulaires, et donc l'insolation estivale atteignant la surface terrestre est faible, favorisant l'accumulation des calottes glaciaires ; 2) la glaciation se terminait tous les deux ou trois cycles d'obliquité, soit environ tous les 100 000 ans ; ou 3) à la fois la précession et l'obliquité ont influencé le passage entre glaciations et interglaciations.

L'équipe de recherche a conclu que c'est en réalité le cycle orbital le plus court, la précession, qui semble avoir eu le plus d'effet sur la cyclicité glaciaire dans l'histoire géologique. Pour le Pléistocène supérieur, ce sont les forces de précession dans l'hémisphère nord pendant l'été qui auraient encouragé une fonte significative des calottes glaciaires et mis fin à la période glaciaire.

Ces conclusions sont basées sur les isotopes de l'oxygène (le même élément avec des masses atomiques différentes), où les conditions plus chaudes provoquent l'évaporation du 16O plus léger, laissant l'eau enrichie en 18O plus lourd qui est ensuite incorporé dans les coquilles d'organismes vivant dans l'océan, tels que les foraminifères unicellulaires.

Les foraminifères microscopiques se trouvent dans des carottes sédimentaires prélevées dans les profondeurs de l'océan, et l'analyse des enregistrements du Pléistocène supérieur a permis d'identifier des diminutions rapides distinctes des rapports 18O/16O, indiquant des changements de température en haute mer résultant de variations du volume de glace.

La datation des variations orbitales reposait sur les enregistrements des spéléothèmes (dépôts minéraux dans des grottes ; les stalactites de calcite en sont un exemple) en Chine, produisant un modèle d'âge pour les 640 000 dernières années. Des recherches antérieures ont établi que les changements climatiques dans l'Atlantique Nord se propagent rapidement vers les régions de mousson, la fin de la période glaciaire correspondant à des moussons plus faibles, et les enregistrements des spéléothèmes peuvent donc être considérés comme synchrones avec les enregistrements de glace.

A travers ce travail, l'équipe de recherche a identifié neuf événements de fin glaciaire, les trois marqués par un astérisque représentant une fin partielle, tandis que les autres sont un changement complet des conditions glaciaires aux conditions interglaciaires. Les cycles de précession diffèrent notablement entre les fins glaciaires, ce que Hobart et ses collègues suggèrent peut s'expliquer par l'influence concurrente de l'obliquité, ainsi que par la taille variable des calottes glaciaires au début de chaque cycle. Par conséquent, ils calculent une durée entre les cycles variant de 90 400 à 115 500 ans, les changements plus distincts en précession étant un indicateur clair de la sensibilité des calottes glaciaires du Pléistocène supérieur.

Informations sur le journal : Nature Geoscience

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