De nouvelles recherches suggèrent que les anciennes périodes glaciaires de la Terre n'ont pas été uniquement causées par l'altération des roches, mais aussi par une puissante boucle de rétroaction océanique. Ce mécanisme pourrait potentiellement refroidir la planète à nouveau à long terme. Cette découverte modifie notre compréhension des régulations climatiques passées et futures de la Terre.
Points Clés
- L'altération des roches ne suffit pas à expliquer les glaciations extrêmes.
- Un cycle de rétroaction océanique impliquant le phosphore et l'oxygène joue un rôle crucial.
- Des niveaux de CO2 atmosphérique élevés peuvent déclencher ce processus de refroidissement.
- Les faibles concentrations d'oxygène passées ont intensifié ce mécanisme, provoquant des glaciations extrêmes.
- Le prochain événement de refroidissement sera probablement plus modéré en raison d'une atmosphère plus riche en oxygène.
La régulation climatique par l'altération des roches
Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que la décomposition progressive des roches silicatées était le principal facteur de régulation du climat terrestre. Ce processus naturel implique que la pluie, chargée de dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique, tombe sur les surfaces rocheuses exposées. Elle dissout alors lentement les minéraux.
Les réactions chimiques qui en découlent transportent le carbone et le calcium vers les océans. Là, ces éléments servent à la formation des coquilles et des récifs coralliens. Sur des millions d'années, ces matériaux s'accumulent au fond des océans, piégeant ainsi le carbone profondément dans la Terre.
« Lorsque la planète se réchauffe, les roches s'altèrent plus rapidement et absorbent davantage de CO2, ce qui permet à la Terre de se refroidir à nouveau », explique Dominik Hülse, l'un des chercheurs.
Fait intéressant
L'altération des silicates est un processus géologique qui élimine naturellement le CO2 de l'atmosphère sur de très longues échelles de temps, agissant comme un thermostat planétaire.
Les limites de l'altération des roches
Cependant, l'histoire de la Terre a connu des périodes où la planète entière était recouverte de neige et de glace. Ces glaciations extrêmes ne peuvent pas être expliquées uniquement par l'altération des roches. Cela indique que d'autres mécanismes ont contribué à ce refroidissement profond de la planète. L'océan joue un rôle important dans ces processus.
Un facteur clé semble être la manière dont le carbone est stocké au fond des océans. Lorsque les niveaux de CO2 atmosphérique augmentent et que la planète se réchauffe, une quantité plus importante de nutriments, notamment le phosphore, est transportée vers les océans. Ces nutriments stimulent la croissance des algues, qui capturent le carbone par photosynthèse.
Contexte historique
Les périodes glaciaires extrêmes, souvent appelées « Terre boule de neige », ont vu la planète presque entièrement recouverte de glace, il y a environ 700 à 600 millions d'années.
Boucles de rétroaction et perte d'oxygène océanique
Lorsque les algues meurent, elles coulent vers le fond marin, emportant avec elles le carbone piégé. Cependant, dans un monde plus chaud avec une croissance algale accrue, les océans perdent également de l'oxygène. Cette perte d'oxygène conduit au recyclage du phosphore plutôt qu'à son stockage à long terme dans les sédiments.
Cela crée une boucle de rétroaction : une plus grande disponibilité de nutriments dans l'eau entraîne une prolifération d'algues. La décomposition de ces algues consomme ensuite plus d'oxygène, ce qui provoque encore plus de recyclage des nutriments. Simultanément, de grandes quantités de carbone sont enfouies dans les sédiments, ce qui entraîne un refroidissement de la Terre.
Selon les chercheurs, ce mécanisme est crucial pour comprendre les périodes glaciaires passées. Il montre que la régulation climatique est plus complexe que ce que l'on pensait initialement.
Modélisation du système terrestre et surcompensation
Pendant plusieurs années, Dominik Hülse et Andy Ridgwell ont affiné un modèle informatique du système terrestre. Ils y ont intégré davantage de ces processus. Ce modèle plus complet ne stabilise pas toujours le climat progressivement après une phase de réchauffement. Il peut au contraire surcompenser et refroidir la Terre bien en dessous de sa température initiale.
« Avec l'altération des silicates seule, nous n'avons pas pu simuler de telles valeurs extrêmes », explique Dominik Hülse. « Ce processus peut prendre des centaines de milliers d'années. Dans le modèle informatique de l'étude, cela peut déclencher une ère glaciaire. »
Cette capacité du modèle à simuler des refroidissements extrêmes souligne l'importance des boucles de rétroaction océaniques. Elles jouent un rôle majeur dans les changements climatiques à long terme.
Glaciations anciennes et oxygène atmosphérique
L'étude montre que des concentrations plus faibles d'oxygène dans l'atmosphère, telles qu'elles existaient dans le passé géologique, auraient pu déclencher des rétroactions de nutriments plus fortes. Cela aurait ainsi causé les glaciations extrêmes du début de l'histoire de la Terre. Ces conditions atmosphériques différentes ont amplifié le mécanisme de refroidissement océanique.
Aujourd'hui, les activités humaines ajoutent davantage de CO2 dans l'atmosphère, ce qui entraîne un réchauffement continu de la planète. Cependant, selon le modèle des scientifiques, cela pourrait conduire à un dépassement du refroidissement à long terme. Le prochain événement sera probablement plus doux, car l'atmosphère actuelle contient plus d'oxygène que dans le passé lointain, ce qui atténue la rétroaction des nutriments.
Statistique clé
L'atmosphère terrestre contient aujourd'hui environ 21% d'oxygène, contre des niveaux beaucoup plus bas pendant les périodes de glaciations extrêmes.
L'urgence de limiter le réchauffement actuel
Malgré la possibilité d'un futur refroidissement naturel, les chercheurs soulignent l'importance de l'action immédiate contre le réchauffement climatique. Le refroidissement naturel prendrait des centaines de milliers d'années.
« Au final, est-ce que cela importe beaucoup si le début de la prochaine ère glaciaire est dans 50, 100 ou 200 mille ans ? » demande Ridgwell. « Nous devons nous concentrer maintenant sur la limitation du réchauffement en cours. Le fait que la Terre se refroidisse naturellement ne se produira pas assez rapidement pour nous aider. »
Dans la prochaine étape, Hülse souhaite utiliser le modèle pour comprendre pourquoi le système terrestre s'est parfois remis étonnamment vite des perturbations climatiques passées. Il veut aussi analyser comment les interactions avec les sédiments marins y ont contribué. Cette recherche continue d'améliorer notre compréhension des dynamiques complexes du climat terrestre.
- Référence de l'étude : « Instability in the geological regulation of Earth’s climate » par Dominik Hülse et Andy Ridgwell, 25 septembre 2025, Science. DOI: 10.1126/science.adh7730
- Financement : L'étude a été financée en partie par le Cluster d'Excellence MARUM « The Ocean Floor – Earth’s Uncharted Interface ».
