Des scientifiques ont utilisé une méthode innovante, l'analyse de la poussière cosmique, pour reconstituer l'histoire de la glace de mer de l'Arctique sur les 30 000 dernières années. Cette recherche met en lumière les liens profonds entre la fonte des glaces, le cycle des nutriments et l'avenir de la chaîne alimentaire arctique. Depuis 1979, la couverture de glace de mer a diminué de plus de 42%, exposant de vastes zones d'eau sombre qui absorbent la chaleur, accélérant ainsi le réchauffement.
Points Clés
- La poussière cosmique piégée dans les sédiments marins révèle l'étendue passée de la glace de mer.
- L'Arctique a perdu plus de 42% de sa glace de mer depuis 1979.
- Une diminution de la glace est liée à une consommation accrue de nutriments dans l'océan.
- Ces données aident à prévoir les impacts futurs sur les écosystèmes et les communautés humaines.
Une nouvelle approche pour comprendre l'Arctique ancien
Les scientifiques savaient depuis longtemps que de minuscules particules provenant de l'espace se déposent régulièrement sur Terre et s'accumulent dans les sédiments océaniques. Une étude récente, menée par l'Université de Washington, a démontré que l'examen de la présence ou de l'absence de cette poussière cosmique peut révéler l'évolution de la glace de mer sur des milliers d'années.
« Si nous pouvons projeter le calendrier et les schémas spatiaux du déclin de la couverture de glace à l'avenir, cela nous aidera à comprendre le réchauffement, à prédire les changements dans les réseaux trophiques et la pêche, et à nous préparer aux changements géopolitiques », a déclaré Frankie Pavia, professeur adjoint d'océanographie à l'UW et directeur de l'étude.
Fait Marquant
La glace de mer de l'Arctique a diminué de plus de 42% depuis 1979, date à laquelle les observations satellitaires sont devenues suffisamment cohérentes pour suivre les tendances à long terme.
Comment la poussière cosmique devient un outil de mesure
La poussière cosmique se forme lors de l'explosion d'étoiles ou de la désintégration de comètes. Certaines de ces particules contiennent un type rare d'hélium, l'hélium-3, qu'elles captent en passant près du soleil. Les chercheurs utilisent l'hélium-3 pour distinguer la poussière cosmique des matériaux d'origine terrestre.
« C'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin », a expliqué Pavia. « Vous avez cette petite quantité de poussière cosmique qui tombe partout, mais vous avez aussi des sédiments terrestres qui s'accumulent assez rapidement. »
Pour ce projet, Pavia s'est concentré sur les zones où la poussière n'apparaissait pas. « Pendant la dernière période glaciaire, il n'y avait presque pas de poussière cosmique dans les sédiments arctiques », a-t-il précisé. La glace de mer empêche la poussière d'atteindre le fond marin, tandis que l'eau libre permet aux particules de se déposer dans les sédiments.
Reconstituer 30 000 ans d'histoire glaciaire
L'équipe de recherche a proposé que la poussière cosmique puisse servir de substitut aux mesures satellitaires. En mesurant la poussière cosmique dans des carottes de sédiments prélevées à trois endroits de l'Arctique, les scientifiques ont reconstitué l'histoire de la glace de mer sur les 30 000 dernières années.
Les trois sites d'étude « couvrent un gradient de couverture de glace moderne », a noté Pavia. Un site près du pôle Nord est recouvert de glace toute l'année. Un autre se trouve près de la limite minimale saisonnière de la glace en septembre. Le troisième site était constamment recouvert de glace en 1980, mais connaît désormais des périodes saisonnières sans glace.
Contexte du Changement Climatique
Les projections climatiques suggèrent que l'Arctique pourrait connaître des étés sans glace d'ici quelques décennies. Comprendre les changements passés est crucial pour anticiper les impacts futurs sur les écosystèmes et les communautés humaines.
Les résultats ont montré que les périodes de couverture de glace permanente correspondaient à des périodes avec très peu de poussière cosmique dans les sédiments. Ce schéma est également apparu pendant la dernière période glaciaire, il y a environ 20 000 ans. À mesure que la planète se réchauffait et que la glace reculait, la poussière cosmique a recommencé à s'accumuler.
Fonte des glaces et nutriments marins
Les chercheurs ont ensuite comparé leur historique de la glace avec des données sur la disponibilité des nutriments. Ils ont découvert que la consommation de nutriments était la plus élevée lorsque la glace de mer était faible et diminuait à mesure que la glace s'étendait. Ces informations proviennent de minuscules coquilles autrefois occupées par des foraminifères, des organismes qui traitent l'azote. Les signatures chimiques dans leurs coquilles révèlent la quantité de nutriments disponibles que ces organismes utilisaient de leur vivant.
« À mesure que la glace diminue à l'avenir, nous nous attendons à une consommation accrue de nutriments par le phytoplancton dans l'Arctique, ce qui a des conséquences pour le réseau trophique », a affirmé Pavia.
Impact sur les Nutriments
La recherche montre que lorsque la glace de mer est moins présente, la consommation de nutriments par les organismes marins augmente, ce qui pourrait modifier la productivité marine de l'Arctique.
Pourquoi l'utilisation des nutriments change-t-elle ?
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer ce qui motive ces changements dans l'utilisation des nutriments. Une possibilité est que la réduction de la couverture de glace augmente la photosynthèse à la surface, ce qui conduit à une absorption plus élevée de nutriments. Une autre suggestion est que la fonte des glaces dilue les concentrations de nutriments. Les deux idées peuvent se manifester par une consommation accrue, mais seule la première signalerait une véritable augmentation de la productivité marine.
Cette étude a été financée par la National Science Foundation et une bourse postdoctorale Foster and Coco Stanback. Les co-auteurs incluent Jesse R. Farmer de l'Université du Massachusetts à Boston ; Laura Gemery et Thomas M. Cronin de l'United States Geological Survey ; et Jonathan Treffkorn et Kenneth A. Farley de Caltech.
