Les scientifiques ont scanné une partie de l’Atlantique Nord et ont révélé les restes de ce qui avait été une énorme impulsion de roche chaude qui a déclenché un événement de réchauffement climatique rapide il y a 56 millions d’années.
L’événement climatique, connu sous le nom de maximum thermique paléocène-éocène (PETM), a réchauffé le climat déjà chaud de l’époque d’environ 5,6 ° C en raison d’un saut de CO atmosphérique2. Les niveaux de ce gaz à effet de serre sont passés d’environ 1 120 parties par million à environ 2 020 ppm, bien plus que les 417 ppm d’aujourd’hui. Bien qu’il n’ait pas déclenché d’extinction majeure, il a tout de même exterminé certaines créatures des grands fonds et des plantes tropicales. Les scientifiques veulent mieux comprendre le PETM, car c’est un exemple de la façon dont la Terre a réagi à une augmentation rapide du CO atmosphérique2 un peu comme nous le vivons actuellement, mais en partant d’un climat chaud et sans glace.
Trouver une cause
Bien que la cause du PETM ait été débattue depuis sa découverte dans les années 1990, de plus en plus de preuves se sont accumulées indiquant des quantités massives de CO2 et le méthane émis en raison de l’activité volcanique dans l’Atlantique Nord comme cause principale. Cette activité a créé ce que l’on appelle maintenant la province ignée de l’Atlantique Nord – le même type d’énorme phénomène volcanique lié aux perturbations climatiques et aux extinctions à d’autres moments du passé de la Terre, comme la fin du Trias, la fin du Permien, le début du Jurassique et d’autres. .
Mais il y a un problème avec cette explication. Le saut de température au début du PETM a pris entre 3 000 et 10 000 ans, alors que l’activité ignée a duré beaucoup plus longtemps, il y a environ 63 à 54 millions d’années. Si l’activité volcanique était responsable du PETM, alors quelque chose d’extraordinaire a dû se produire au moment du réchauffement pour le distinguer du volcanisme qui a précédé et suivi. Cet événement extraordinaire semble avoir été une poussée géologiquement rapide de magma qui a envahi les sédiments riches en pétrole et fait bouillir le CO2 et le méthane. Un article publié en 2019 a montré comment une énorme impulsion de roche chaude du manteau provenant d’un «panache du manteau» aurait pu fournir ce magma alors qu’il se répandait sous la croûte.
En décembre, lors de la réunion d’automne de l’American Geophysical Union à Chicago, la même équipe de scientifiques à l’origine de l’article de 2019 a présenté des preuves préliminaires qu’il y avait eu une énorme impulsion de roche chaude du manteau, sur la base de ce qu’elle avait laissé dans l’Atlantique Nord.
Coupe sismique à travers la partie supérieure de la croûte nord-atlantique à Eriador Ridge – un renflement de croûte épaissie. Le Gondor est un ancien volcan de fond marin isolé. Les nombres en bas sont l’âge approximatif de la croûte en millions d’années.
Knight et al, AGU 2022 Affiche V42F-0125.
« La modélisation initiale montre qu’elle possède la structure crustale à laquelle on s’attendrait pour une croûte océanique épaissie qui s’est formée en réponse à des températures très élevées du manteau », a déclaré Hazel Knight, titulaire d’un doctorat. candidat à l’Université de Birmingham, Royaume-Uni, « C’est donc très agréable d’avoir – que les premiers résultats soutiennent vraiment notre hypothèse. »
Ces preuves ont été recueillies dans les fonds marins sous les eaux tumultueuses de l’Atlantique Nord en mai 2021 par des scientifiques du Royaume-Uni, d’Irlande et du Danemark. Ils ont enregistré une coupe transversale de 400 kilomètres de long à travers la croûte terrestre créée à l’aide d’ondes de choc dans l’océan faites avec de l’air comprimé et en enregistrant les échos de ces ondes de choc réfléchies par des couches de roche dans la croûte pour créer une « section sismique ». Cette technique ne pénètre pas assez profondément pour imager toute la croûte, ils ont donc également déployé des microphones spéciaux sur le fond marin, appelés «sismomètres de fond océanique», pour enregistrer les vibrations qui traversaient la partie inférieure de la croûte. Lorsque les deux types de scans sismiques sont combinés, ils montrent les couches de sédiments du fond marin drapées sur les roches volcaniques, et ils montrent l’épaisseur de cette croûte volcanique au-dessus du manteau terrestre.
Croûte cuite
Une croûte plus épaisse indique que le manteau était plus chaud lorsque cette croûte s’est formée : « Si c’est vraiment chaud, plus de choses vont fondre, alors cela va éclater et se solidifier pour former une croûte océanique plus épaisse », a déclaré Knight.
Et, parce que la croûte dans la section sismique est plus jeune à l’ouest et plus âgée à l’est, elle fournit un enregistrement du changement de température du manteau au cours du temps précédant le PETM et après. Il montre un gros renflement de croûte épaisse, nommé la crête d’Eriador, qui correspond à l’époque du PETM, et soutient l’idée qu’une impulsion de roche chaude s’est produite au bon moment pour déclencher l’événement climatique.
La vraie valeur du travail, cependant, viendra une fois que les dates le long de la ligne de la section sismique seront affinées à l’aide des données magnétiques que l’expédition de 2021 a enregistrées : « ce sera un vieillissement vraiment, vraiment précis parce que c’est exactement le long de la [seismic] profil », a déclaré Knight.
Ces dates précises indiqueront à l’équipe à quelle vitesse l’impulsion du manteau chaud s’est propagée loin de l’endroit où elle a initialement percé la croûte – près de l’endroit où se trouve l’Islande aujourd’hui – jusqu’à la crête d’Eriador à 1 000 km. « Il a fallu un certain temps pour que cette impulsion se propage, et son rythme est… une autre chose très importante pour nos estimations de la vitesse à laquelle le carbone a été libéré », a déclaré Knight. « Si cette impulsion se propage très lentement, la même quantité de carbone sera libérée sur une longue période ; par rapport à s’il se propage très rapidement, tout ce carbone sera libéré très rapidement.
L’importance de ceci est que jusqu’à présent, la quantité de carbone libérée pour générer le PETM a été calculée à partir des séquelles des émissions – des choses comme les changements dans la chimie des océans enregistrés dans les fossiles de plancton qui vivaient à l’époque. Mais les collègues de Knight à l’Université de Birmingham pourront approcher le calcul des émissions de l’autre côté, en calculant la quantité de CO2 a été effectivement émis par les laves et les sédiments cuits au magma.
« Nous estimons la libération de carbone directement à partir de la source plutôt que d’estimer le carbone libéré à partir de l’effet qu’il a eu sur les choses qui ont été modifiées », a expliqué Knight.