Les scientifiques – de l’Université du Vermont (UVM), de l’Université d’État de l’Utah et de quatorze autres institutions – ont utilisé des sédiments d’une carotte de glace perdue depuis longtemps, collectés dans une base secrète de l’armée américaine dans les années 1960, pour faire la découverte. Ils ont appliqué des techniques avancées de luminescence et d’isotopes pour fournir des preuves directes du moment et de la durée de la période sans glace.

Une terre verte

Pendant la guerre froide, une mission secrète de l’armée américaine, au Camp Century dans le nord-ouest du Groenland, a foré à travers 4560 pieds de glace sur l’île gelée – puis a continué à forer pour extraire un tube de sol et de roche de douze pieds de long sous la glace. Puis ce sédiment glacé s’est perdu dans un congélateur pendant des décennies. Il a été redécouvert accidentellement en 2017 et il a été démontré qu’il contenait non seulement des sédiments, mais également des feuilles et de la mousse, vestiges d’un paysage sans glace, peut-être une forêt boréale.

Mais il y a combien de temps ces plantes poussaient – là où se trouve aujourd’hui une calotte glaciaire de deux miles d’épaisseur et trois fois la taille du Texas ?

Une équipe internationale de scientifiques a été étonnée de découvrir que le Groenland était une terre verte il y a seulement 416 000 ans (avec une marge d’erreur d’environ 38 000 ans).

Leur nouvelle étude a été publiée dans la revue Science le 21 juillet 2023.

Preuve à l’épreuve des balles

Jusqu’à récemment, les géologues croyaient que le Groenland était une forteresse de glace, pour la plupart non fondue depuis des millions d’années. Mais, il y a deux ans, en utilisant la carotte de glace Camp Century redécouverte, cette équipe de scientifiques a montré qu’elle avait probablement fondu il y a moins d’un million d’années. D’autres scientifiques, travaillant dans le centre du Groenland, ont recueilli des données montrant que la glace y a fondu au moins une fois au cours des 1,1 million d’années écoulées – mais jusqu’à cette étude, personne ne savait exactement quand la glace avait disparu.

Maintenant, en utilisant une technologie de luminescence avancée et une analyse d’isotopes rares, l’équipe a créé une image plus sombre : de grandes parties de la calotte glaciaire du Groenland ont fondu bien plus récemment qu’il y a un million d’années. La nouvelle étude présente des preuves directes que les sédiments juste sous la calotte glaciaire ont été déposés par l’écoulement de l’eau dans un environnement sans glace au cours d’une période de réchauffement modéré appelée Marine Isotope Stage 11, il y a 424 000 à 374 000 ans. Cette fonte a provoqué au moins cinq pieds d’élévation du niveau de la mer dans le monde entier.

« C’est vraiment la première preuve à l’épreuve des balles qu’une grande partie de la calotte glaciaire du Groenland a disparu lorsqu’il s’est réchauffé », déclare le scientifique de l’Université du Vermont, Paul Bierman, qui a codirigé la nouvelle étude avec l’auteur principal Drew Christ, un géoscientifique post-doctoral qui a travaillé dans le laboratoire de Bierman, le professeur Tammy Rittenour de l’Université d’État de l’Utah et dix-huit autres scientifiques du monde entier.

Comprendre le passé du Groenland est essentiel pour prédire comment sa calotte glaciaire géante réagira au réchauffement climatique à l’avenir et à quelle vitesse elle fondra. Étant donné qu’environ vingt-trois pieds d’élévation du niveau de la mer sont liés à la glace du Groenland, toutes les régions côtières du monde sont à risque. La nouvelle étude fournit des preuves solides et précises que le Groenland est plus sensible au changement climatique qu’on ne le pensait auparavant – et qu’il risque gravement de fondre de manière irréversible.

« Le passé du Groenland, préservé dans douze pieds de sol gelé, suggère un avenir chaud, humide et largement sans glace pour la planète Terre », déclare Bierman, géoscientifique à la Rubenstein School of the Environment and Natural Resources de l’UVM et membre du Gund Institute for Environment, « à moins que nous ne puissions réduire considérablement la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ».

Dans la lumière

La nouvelle étude de l’équipe en Science, combiné à leurs travaux antérieurs, est à l’origine d’une refonte majeure et inquiétante de l’histoire de la calotte glaciaire du Groenland. « Nous avons toujours supposé que la calotte glaciaire du Groenland s’est formée il y a environ deux millions et demi d’années – et qu’elle est là depuis tout ce temps et qu’elle est très stable », explique Tammy Rittenour, scientifique à l’Utah State University et co-auteur de la nouvelle étude. « Peut-être que les bords ont fondu, ou avec plus de chutes de neige, il est devenu un peu plus gros – mais il ne disparaît pas et il ne fond pas de façon spectaculaire. Mais ce document montre que c’est le cas. »

Au laboratoire de Rittenour, les sédiments du noyau de Camp Century ont été examinés pour ce qu’on appelle un « signal de luminescence ». Comme des morceaux de roche et de sable sont transportés par le vent ou l’eau, ils peuvent être exposés à la lumière du soleil – qui, en gros, annule tout signal de luminescence précédent – puis réenterrés sous la roche ou la glace. Dans l’obscurité, au fil du temps, les minéraux de quartz et de feldspath du sédiment accumulent des électrons libérés dans leurs cristaux. Dans une chambre noire spécialisée, l’équipe de Rittenour a prélevé des morceaux de sédiments de la carotte de glace et les a exposés à une lumière bleu-vert ou infrarouge, libérant les électrons piégés. Avec quelques outils et mesures avancés, et de nombreux tests répétés, le nombre d’électrons libérés forme une sorte d’horloge, révélant avec précision la dernière fois que ces sédiments ont été exposés au soleil. « Et la seule façon de le faire au Camp Century est d’enlever un mile de glace », explique Rittenour, « De plus, pour avoir des plantes, vous devez avoir de la lumière. »

Ces nouvelles données puissantes ont été combinées avec les connaissances du laboratoire UVM de Bierman. Là, les scientifiques étudient le quartz du noyau de Camp Century. À l’intérieur de ce quartz, des formes rares – appelées isotopes – des éléments béryllium et aluminium s’accumulent lorsque le sol est exposé au ciel et peut être touché par les rayons cosmiques. L’examen des ratios de béryllium et d’autres isotopes a donné aux scientifiques une fenêtre sur la durée pendant laquelle les roches à la surface ont été exposées par rapport à celles enfouies sous des couches de glace. Ces données ont aidé les scientifiques à montrer que les sédiments de Camp Century ont été exposés au ciel moins de 14 000 ans avant d’être déposés sous la glace, réduisant ainsi la fenêtre temporelle pendant laquelle cette partie du Groenland devait être libre de glace.

Sous la glace

Camp Century était une base militaire cachée dans des tunnels sous la calotte glaciaire du Groenland dans les années 1960. L’un des objectifs stratégiques du camp était une opération top secrète, appelée Projet Iceworm, pour cacher des centaines de missiles nucléaires sous la glace près de l’Union soviétique. En guise de couverture, l’armée a affirmé que le camp était une station scientifique de l’Arctique.

La mission du missile a été un échec, mais l’équipe scientifique a effectué des recherches inédites, notamment en forant une carotte de glace de près d’un kilomètre de profondeur. Les scientifiques de Camp Century se sont concentrés sur la glace elle-même – dans le cadre d’un effort pour comprendre les périodes glaciaires et les périodes chaudes passées de la Terre, les interglaciaires. Ils s’intéressaient peu aux douze pieds de sédiments recueillis sous leur carotte de glace. Puis, dans une histoire bizarre, la carotte de glace a été déplacée dans les années 1970 d’un congélateur militaire à l’Université de Buffalo, puis dans un autre congélateur au Danemark dans les années 1990. Là, il a été perdu pendant des décennies – jusqu’à ce qu’il soit retrouvé lorsque les noyaux ont été déplacés vers un nouveau congélateur. Pour en savoir plus sur la façon dont le noyau a été perdu, redécouvert dans des pots à biscuits, puis étudié par une équipe internationale réunie au Gund Institute for Environment de l’Université du Vermont, cliquez ici : Secrets Under the Ice.

Niveau de la mer

Camp Century se trouve à 138 milles à l’intérieur des terres de la côte et à seulement 800 milles du pôle Nord ; le nouveau Science Une étude montre que la région a entièrement fondu et était recouverte de végétation au cours du stade 11 des isotopes marins, un long interglaciaire avec des températures similaires ou légèrement plus chaudes qu’aujourd’hui. Avec ces informations, les modèles de l’équipe montrent que, pendant cette période, la calotte glaciaire a suffisamment fondu pour provoquer au moins cinq pieds, et peut-être jusqu’à vingt pieds, d’élévation du niveau de la mer. La recherche, soutenue par la US National Science Foundation, s’aligne sur les résultats de deux autres carottes de glace collectées dans les années 1990 au centre du Groenland. Les sédiments de ces carottes suggèrent également que la calotte glaciaire géante a fondu dans le passé géologique récent. La combinaison de ces carottes antérieures avec les nouvelles connaissances de Camp Century révèle la nature fragile de l’ensemble de la calotte glaciaire du Groenland – dans le passé (à 280 parties par million de CO2 atmosphérique ou moins) et aujourd’hui (422 ppm et en hausse).

« Si nous ne faisons fondre que des portions de la calotte glaciaire du Groenland, le niveau de la mer monte de façon spectaculaire », déclare Tammy Rittenour, de l’Utah. « Modélisant en avant les taux de fonte et la réponse au dioxyde de carbone élevé, nous examinons des mètres d’élévation du niveau de la mer, probablement des dizaines de mètres. Et puis regardez l’élévation de New York, Boston, Miami, Amsterdam. Regardez l’Inde et l’Afrique – la plupart des centres de population mondiaux sont proches du niveau de la mer. « 

« Il y a quatre cent mille ans, il n’y avait pas de villes sur la côte », explique Paul Bierman de l’UVM, « et maintenant il y a des villes sur la côte ».

Vidéo : https://youtu.be/Z3RrCWhc558