Une plongée approfondie dans 66 millions d'années de données sur le dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone n’a plus été aussi élevé que ses concentrations actuelles depuis 14 millions d’années, grâce aux émissions de combustibles fossiles qui réchauffent désormais la planète.

Aujourd’hui, le dioxyde de carbone dans l’atmosphère atteint son niveau le plus élevé depuis au moins plusieurs millions d’années, grâce à la combustion massive de combustibles fossiles par l’homme au cours des deux derniers siècles.

Mais où se situe la concentration actuelle de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, 419 parties par million (ppm), dans l'histoire de la Terre ?

C’est une question qu’une communauté internationale de scientifiques, qui comprend des contributions clés de géologues de l’Université de l’Utah, est en train de résoudre en examinant un grand nombre de marqueurs dans les archives géologiques qui fournissent des indices sur le contenu de l’atmosphère ancienne. Leur étude préliminaire a été récemment publiée dans la revue les sciencesreconstruire une entreprise₂ Les concentrations remontent à l’ère Cénozoïque, époque qui a commencé avec l’extinction des dinosaures et l’apparition des mammifères il y a 66 millions d’années.

Les glaciers contiennent des bulles d’air, ce qui en fournit aux scientifiques une preuve directe Les niveaux de dioxyde de carbone remontent à 800 000 ans, selon Gabe Bowen, professeur de géologie à l'Université de Toronto, l'un des auteurs de l'étude. Mais ces archives ne s’étendent pas profondément dans le passé géologique.

« Une fois que vous perdez des échantillons de glace, vous perdez des preuves directes. Vous n'avez plus d'échantillons de gaz atmosphériques que vous pouvez analyser », a déclaré Bowen. « Vous devez donc vous fier à des preuves indirectes, ce que nous appelons des proxys. » « Il est difficile de travailler avec ces agents car ils sont indirects. »

Ce graphique montre les concentrations de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre, exprimées en parties par million (ppm), tout au long de l'ère cénozoïque, depuis l'époque préindustrielle jusqu'il y a 65 millions d'années. Il s’agit d’estimations basées sur des proxys codés dans les archives géologiques. Les barres de couleur représentent la température globale reconstruite à partir de données proxy indépendantes. La ligne pointillée représente l’endroit où les concentrations de dioxyde de carbone atteignent aujourd’hui 420 ppm. Crédit : Gabe Bowen, Université de l'Utah

« Proxies » dans les archives géologiques

Ces indices incluent les isotopes trouvés dans les minéraux, la formation de feuilles fossilisées et d’autres preuves géologiques reflétant la chimie de l’atmosphère. Une approximation provient des découvertes fondamentales du géologue de l'UCLA Thor Serling, lui-même co-auteur de la nouvelle étude, et dont les recherches antérieures ont déterminé que les isotopes du carbone dans les sols anciens indiquent la présence de dioxyde de carbone dans le passé.₂ Les niveaux.

Mais la force de ces indicateurs varie et la plupart couvrent des segments restreints du passé. Il a appelé l'équipe de recherche Compagnie Cénozoïque₂ Projet d'intégration d'agentsOu Cinco₂PIP, organisé par Université de Colombie Le climatologue Bärbel Hüneş a entrepris d'évaluer, de classer et de combiner les indicateurs disponibles pour créer un enregistrement à haute résolution du dioxyde de carbone atmosphérique.₂.

« Cela représente certaines des approches les plus complètes et statistiquement précises pour interpréter le dioxyde de carbone₂ « Au cours des 66 derniers millions d'années », a déclaré le co-auteur Dustin Harper, chercheur postdoctoral au laboratoire de Bowen. « Certaines des nouvelles conclusions sont que nous sommes capables de combiner plusieurs proxys provenant de différentes archives de sédiments, que ce soit dans l'océan ou sur terre, et cela n'a vraiment pas été fait à cette échelle. »

La nouvelle recherche est un effort communautaire impliquant environ 90 scientifiques de 16 pays. Financé par des dizaines de subventions de plusieurs agences, le groupe espère à terme reconstruire le CO2₂ Un record de 540 millions d'années à l'aube d'une vie complexe.

Au début de la révolution industrielle, lorsque les humains ont commencé à brûler du charbon, puis du pétrole et du gaz pour alimenter leurs économies, le dioxyde de carbone était présent dans l'atmosphère.₂ C'était environ 280 ppm. Un gaz piégeant la chaleur est libéré dans l’air lorsque ces combustibles fossiles brûlent.

À l'avenir, les concentrations devraient augmenter entre 600 et 1 000 ppm d'ici 2100, en fonction du taux d'émissions futures. On ne sait pas exactement comment ces niveaux futurs affecteront le climat.

Mais il n’existe pas de carte fiable du dioxyde de carbone passé₂ Ces niveaux pourraient aider les scientifiques à prédire avec plus de précision à quoi pourraient ressembler les climats futurs, selon William Anderegg, professeur de biologie à l'Université de Toronto et directeur de l'Université de Toronto. Centre Wilkes pour le climat et la politique.

« Il s'agit d'une synthèse très importante qui a également des implications sur le changement climatique futur, en particulier sur les processus et composants clés du système Terre que nous devons comprendre pour anticiper la vitesse et l'ampleur du changement climatique », a déclaré Anderegg.

Les 419 ppm actuels constituent le taux de dioxyde de carbone le plus élevé depuis 14 millions d'années.

Autrefois, lorsque la Terre était un endroit plus chaud, les niveaux de dioxyde de carbone augmentaient₂ C'était beaucoup plus élevé qu'aujourd'hui. Cependant, les 419 ppm enregistrés aujourd’hui représentent une augmentation brutale, potentiellement dangereuse et sans précédent dans l’histoire géologique moderne.

« Huit millions d'années avant nous, il y avait peut-être 5% de chances qu'il s'agisse de dioxyde de carbone₂ « Les niveaux étaient plus élevés qu'ils ne le sont aujourd'hui, mais nous devons remonter 14 millions d'années en arrière avant de voir les niveaux que nous pensons être aujourd'hui », a déclaré Bowen.

En d’autres termes, l’activité humaine a radicalement modifié l’atmosphère en quelques générations. En conséquence, les systèmes climatiques du monde entier montrent des signes alarmants, tels que de puissantes tempêtes, des sécheresses prolongées, des vagues de chaleur mortelles et une acidification des océans.

Bonne compréhension du dioxyde de carbone atmosphérique₂ La variation au fil du temps géologique est également essentielle pour déchiffrer et apprendre les différentes caractéristiques de l'histoire de la Terre. Modifications du dioxyde de carbone dans l'atmosphère₂ Il est probable que le climat ait contribué aux extinctions massives ainsi qu’aux innovations évolutives.

Au Cénozoïque, par exemple, il y a eu une baisse à long terme des émissions de dioxyde de carbone.₂ Le refroidissement climatique associé pourrait avoir entraîné des changements dans la physiologie des plantes. Classer Compétition et domination, qui à leur tour ont influencé l’évolution des mammifères.

« Une compréhension plus précise des tendances passées en matière de dioxyde de carbone₂ Il est donc fondamental de comprendre comment les espèces et les écosystèmes modernes ont émergé, et ce qui pourrait se produire dans le futur.

Référence : « Vers une histoire cénozoïque du dioxyde de carbone atmosphérique. »₂« Par le consortium CenCO2PIP (CenCO2PIP)*†, Bärbel Hönisch, Dana L. Royer, Daniel O. Bricker, Pratigya J. Polisar, Gabriel J. Bowen, Michael J. Henehan, Ying Cui, Margaret Stainthorsdóttir, Jennifer C. McElwain, Matthew J. Cohen, Anne Pearson, Samuel R. Phelps, Kevin T. Ono, Andy Ridgewell, Eleni Anagnosto, Jacqueline Osterman, Marcus P. S. Badger, Richard S. Barkley, Peter K. Bell, Thomas P. Chalk , Christopher R. Scottis, Elwyn de la Vega, Robert M. DeConto, Kelsey A. Diez, Vicki Ferrini, Peter J. Franks, Claudia F. Jolliffe, Markus Gutjahr, Dustin T. Harper, Laura L. Haynes, Matthew Hooper, Katherine E. Snell, Benjamin A. Kiessling, Wilfred Conrad, Tim K. Loewenstein, Alberto Malinverno, Maxence Guermec, Luz Maria Mejia, Joseph N. Milligan, John J. Morton, Lee Nordt, Ross Whiteford, Anita Ruth Nibelcic, Jeremy K. C. Rogenstein, Morgan F. Schaller, Nathan D. Sheldon, Cindia Sosedian, Elise B. Wilkes, Caitlin R. Witkowski, Yi J. Zhang, Lloyd Anderson, David J. Burling, Clara Bolton, Thor E. Serling, Jennifer M. Coton, Jiawei DA, Douglas D. Eckhardt, Gavin L. Foster, David R. Greenwood, Ethan J. Hyland, Elliot A. Jagnicki, John B. Jasper, Jennifer B. Kowalczyk, Lutz Kunzmann et Wolfram M. Korchner, Charles E. Laurent, Caroline H. Lear, Miguel A. Martinez Botti, Daniel P. Maxbauer, Paulo Montana, P. David A. Nafs, James W.B. Ray, Markus Reitzsch, Gregory J. Retallack, Simon J. Ring, Osamu Seki, Julio Sepulveda, Ashish Sinha, Tikki F. Tesvamichael, Aradhna Tripathi, Johan van der Berg, Jimin Yu, James C. Zachos et Liming Zhang, 8 décembre 2023, les sciences.
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