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Asie centrale : changement brutal des précipitations et de la végétation il y a 56 millions d’années

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Dans le but de mieux appréhender notre futur, une équipe internationale, dans le cadre du consortium de recherche « VeWA » et dans laquelle le CNRS Terre & univers est impliqué (voir encadré), explorent les anciennes périodes chaudes de l’histoire de la Terre. Leur étude montre qu’une augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère il y a 56 millions d’années a entraîné un changement brutal des précipitations et de la végétation en Asie centrale.

Afin de reconstituer les régimes de précipitations de la période chaude du début du Paléogène, les chercheurs ont combiné leur expertise pour développer une approche multi-proxy innovante dans laquelle ils ont combiné du pollen et des spores fossiles ainsi que des données géochimiques provenant de sols fossiles. Au cours de l’événement hyperthermal étudié, les précipitations ont temporairement doublé en raison des températures plus élevées et la steppe régionale a été remplacée par un paysage forestier. Les sols se sont asséchés en hiver, ce qui signifie que, contrairement aux attentes, la plupart des précipitations sont tombées pendant la période estivale – ce qui est comparable à la mousson moderne.

Les scientifiques associent cet évènement hyperthermal au maximum de température du paléocène/éocène, une phase de réchauffement de la planète associée à une augmentation considérable des gaz à effet de serre dans l’atmosphère et les océans de la Terre. Au cours de cette période, la température globale a augmenté en moyenne de six degrés Celsius en l’espace de quelques milliers d’années. Leurs recherches montrent qu’en Asie cet évènement s’est accompagné de conditions exceptionnellement humides et à une expansion des précipitations vers l’intérieur des terres, qu’ils ont appelée proto-mousson. Ce travail fournit des informations paléoclimatiques sur le climat de l’Asie centrale d’une réponse abrupte et non linéaire des moussons asiatiques aux conditions extrêmes de l’effet de serre et mettent en évidence la possibilité de changements brusques dans le cadre d’un réchauffement planétaire futur. Le réchauffement actuel impose des températures extrêmes et une sécheresse accrue sur la steppe d’Asie centrale, ainsi que sur sa flore et sa faune fragiles, qui sont déjà menacées par l’utilisation anthropique des sols. Des changements abrupts encore plus spectaculaires sont attendus si les températures continuent d’augmenter.

Deux grains de pollen fossils. Ephedra, typique des arbustes des steppes d'Asie centrale de la période Paléogène (gauche). Juglandaceae, un taxon ancestral de marronnier qui se répand en Asie Centrale pendant l'hyperthermal il y a 56 millions d'années (droite).
Crédit : Hanna van den Hil and Julia Gravendyck.
Echantillonnage près de Xining, Chine occidentale.
Crédit : Dupont-Nivet/CNRS Rennes

La chronologie lunaire révisée par l’hétérogénéité du bombardement

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L’un des résultats scientifiques majeurs des missions de retour d’échantillons lunaires (Apollo, Luna, Chang’e) a été l’établissement d’un modèle de chronologie permettant de déduire l’âge des surfaces à partir de la densité de cratères observée. Ce modèle constitue actuellement le seul outil disponible pour dater les surfaces du Système Solaire, permettant ainsi de préciser la temporalité des grands évènements responsables de leur évolution géologique. Or, la majorité des modèles de chronologie, supposent un taux de cratérisation homogène sur toute la surface lunaire.

Cependant, la synchronicité de l’orbite lunaire autour de la Terre et la distribution orbitale des impacteurs remettent en question l’hypothèse d’un flux d’impact lunaire homogène. Quelle est l’intensité et les conséquences d’une hétérogénéité du flux d’impact sur la mesure de l’âge des surfaces lunaires? C’est justement ce qu’une équipe de recherche internationale, dans laquelle le CNRS Terre & Univers est impliqué, vient d’établir.

Les scientifiques ont découvert que le taux de cratérisation sur la Lune varie d’un facteur ~1.8 entre différentes régions. La conséquence sur l’interprétation des échantillons lunaires ? Les régions d’où proviennent ces roches n’auraient donc pas enregistré le même taux d’impact et les systèmes de chronologie des corps du Système Solaire s’en trouvent erronés. Les chercheurs ont ensuite utilisé cette variation du taux de cratérisation pour recalibrer la chronologie lunaire. Ce nouveau modèle modifie jusqu’à 30% l’âge des surfaces lunaires déduites des comptages de cratères depuis des décennies. En conséquence, notre vision de la temporalité de l’activité géologique de la Lune pourrait être révisée, tout comme les chronologies d’autres corps planétaires tels que Mercure et Mars, lesquels sont calibrées sur celle de la Lune. Enfin, les futures missions d’échantillonnage lunaire telles qu’Artemis ou Chang’e-6 permettront de préciser cette chronologie pour les périodes les plus anciennes, il y a plus de 3.5 milliards d’années.

Asymétrie du taux de cratérisation lunaire. Les points noirs et jaunes symbolisent les terrains échantillonnés par les missions Apollo (A), Luna (L) et Chang’e-5 (CE).
Asymétrie du taux de cratérisation lunaire. Les points noirs et jaunes symbolisent les terrains échantillonnés par les missions Apollo (A), Luna (L) et Chang’e-5 (CE). Crédit : A. Lagain et al. (2024)

Source : https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/la-chronologie-lunaire-revisee-par-lheterogeneite-du-bombardement

Le CO2 atmosphérique lié à la ventilation des eaux océaniques ?

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La ventilation des eaux océaniques profondes, riches en carbone, peut fortement affecter le CO2 atmosphérique, mais son histoire à l’échelle millénaire est mal connue. 

Les mesures des paléo-concentration de CO2 atmosphérique effectuées dans les bulles d’air des carottes de glaces polaires présentent – pour les stades froids (stadials) de l’Atlantique Nord , de durée millénaire – des tendances contrastées énigmatiques (hausses, baisses ou stabilité). Cet article présente un enregistrement – à haute résolution et bien daté sur les derniers 150 000 ans –  des variations de l’acidité des eaux profondes de l’Atlantique Nord. Il révèle pour les stades froids, cinq modes de ventilation océanique et leurs conséquences pour le stockage du carbone par l’océan et pour les variations de concentration en CO2 atmosphérique. 

Nos données (ratio Bore/Calcium, proxy de l’ion carbonate (CO3(2-)) mesuré sur une espèce de foraminifère benthique, au long d’une carotte sédimentaire de la marge ibérique) démontrent que lors des stades associés à une forte augmentation du CO2 atmosphérique, l’océan Austral fortement ventilé a libéré de fortes quantités de carbone issu de ses eaux profondes. D’autres stades froids ont été caractérisés par une faible ventilation des océans austral et atlantique nord, ce qui favorisait l’accumulation de carbone dans l’océan profond, ralentissant le transfert de CO2  à l’atmosphère, ou l’inversant, avec pour conséquence une baisse du CO2 atmosphérique. 

Cet article démontre qu’à l’échelle millénaire le stockage de carbone par l’océan et la teneur en CO2 atmosphérique sont modulés par plusieurs modes de ventilation océanique résultant de l’interaction des deux régions polaires, et non pas du seul océan austral.

J. Yu, R. F. Anderson, Z. D. Jin, X. Ji, D. J. R. Thornalley, L. Wu, N. Thouveny, Y. Cai, L. Tan, F. Zhang, L. Menviel, J. Tian, X. Xie, E. J. Rohling & J. F. McManus.

 

Photos © Archives IPEV (Institut polaire Paul-Emile VICTOR)

Une éruption solaire extrême il y a 14300 ans

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Les cosmonucléides tels que le carbone-14 (14C) et le béryllium-10 (10Be) sont produits dans la haute atmosphère par le rayonnement cosmique galactique qui est modulé par l’activité du Soleil. Notre étoile peut aussi émettre des particules suffisamment énergétiques pour produire ces isotopes lors d’éruptions solaires extrêmes. Les cosmonucléides sont les meilleurs indicateurs pour reconstituer l’activité solaire avant la période des mesures instrumentales.

Menée par des équipes du CNRS (voir encadré), une nouvelle étude a permis de bâtir des séries dendrochronologiques1 couvrant les 15000 dernières années à partir d’arbres subfossiles découverts le long des rivières de la région de Gap dans les Alpes françaises. En parallèle ils ont mesuré la teneur en 14C des cernes annuels de croissance de ces arbres grâce au spectromètre AixMICADAS2.

Les équipes de recherche ont alors découvert un pic de 14C remarquable qui a eu lieu au sein d’une seule année, entre 14300 et 14299 ans avant le présent (i.e. 1950). En comparant ces résultats avec les enregistrements de 10Be dans les glaces du Groenland grâce à la modélisation du cycle du carbone et à une analyse statistique sophistiquée, les chercheurs ont pu attribuer cette anomalie à une éruption solaire d’une ampleur exceptionnelle, la plus importante jamais enregistrée.

Un tel évènement serait aujourd’hui catastrophique pour notre société moderne, causant d’énormes dégâts aux réseaux électriques et de télécommunication, ainsi qu’aux systèmes de satellites.

 

Source : https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/une-eruption-solaire-extreme-il-y-14300-ans

1. Relatif à la dendrochronologie, à la datation par l'étude des anneaux de croissance des troncs d'arbres.
2. Spectromètre de masse par accélérateur innovant dédié à l’analyse du carbone 14. Lauréat en 2011 du premier appel à projets « Equipements d’excellence » (EQUIPEX) du programme « Investissements d’Avenir ». Il est situé au Technopôle de l’environnement Arbois-Méditerranée à Aix-en-Provence.

Première lumière pour Hirise, nouvel instrument d’étude des exoplanètes

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C’est une nouvelle corde à ajouter à l’arc du Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO). Plus exactement, le VLT vient d’être enrichi d’un nouvel instrument au concept novateur permettant de combiner la puissance de deux de ses cordes déjà installée. Ce nouveau venu appelé Hirise couplera l’imageur d’exoplanètes Sphere et le spectrographe à très haute résolution Crires+. Le premier a une très bonne résolution pour l’imagerie directe des exoplanètes, mais le second est 2000 fois plus puissant pour séparer et analyser la lumière émise par ces planètes, ce qui permet de remonter à la composition de leur atmosphère. Ainsi, en associant ces deux instruments grâce à des fibres optiques, Hirise permettra d’approfondir l’étude de planètes déjà connues. Il a collecté avec succès sa première lumière depuis le VLT dans le désert d’Atacama au Chili le 9 juillet 2023.

Hirise a bénéficié d’une subvention ERC Starting et a été développé au sein du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (CNRS/CNES/Aix-Marseille Université). Il a aussi profité de l’expertise des équipes de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes), du Laboratoire Lagrange (CNRS/Observatoire de la Côte d’Azur/Université Côte d’Azur).

Module d’injection de fibres du projet Hirise dans l’instrument SPHERE, sur le Très Grand Télescope (VLT) de l’Observatoire européen austral, au Chili. SPHERE permet d’observer en imagerie directe les exoplanètes autour d’étoiles proches de notre système solaire. Les instruments d’imagerie à haut contraste comme celui-ci détectent les jeunes exoplanètes géantes dans le proche infrarouge, mais la faible résolution spectrale de leurs spectrographes à champ intégral limite leurs capacités à caractériser ces exoplanètes. Pour dépasser cette limitation, le projet Hirise (High-Resolution Imaging and Spectroscopy of Exoplanets) combine les capacités de SPHERE avec celles d’un autre instrument du VLT, le spectrographe à haute résolution CRIRES+. Le module d’injection de fibres prélève le signal de l’exoplanète connue par imagerie grâce à SPHERE, et cette lumière est amenée par un toron de fibres jusqu’à un module d’extraction qui l’envoie dans CRIRES+. L’association de ces deux instruments permettra aux scientifiques de mieux comprendre la formation, l’évolution et la composition des exoplanètes observées en imagerie directe. UMR5274 Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble ,UMR7326 Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
Installation du toron de fibres reliant les instruments SPHERE et CRIRES+ dans le cadre du projet Hirise, sur le Très Grand Télescope (VLT) de l’Observatoire européen austral, au Chili. SPHERE permet d’observer en imagerie directe les exoplanètes autour d’étoiles proches de notre système solaire. Les instruments d’imagerie à haut contraste comme celui-ci détectent les jeunes exoplanètes géantes dans le proche infrarouge, mais la faible résolution spectrale de leurs spectrographes à champ intégral limite leurs capacités à caractériser ces exoplanètes. Pour dépasser cette limitation, le projet Hirise (High-Resolution Imaging and Spectroscopy of Exoplanets) combine les capacités de SPHERE avec celles du spectrographe à haute résolution CRIRES+. Un module d’injection de fibres prélève le signal de l’exoplanète connue par imagerie grâce à SPHERE, et cette lumière est amenée par le toron de fibres jusqu’à un module d’extraction qui l’envoie dans CRIRES+. L’association de ces deux instruments permettra aux scientifiques de mieux comprendre la formation, l’évolution et la composition des exoplanètes observées en imagerie directe. UMR5274 Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble ,UMR7326 Laboratoire d’Astrophysique de Marseille

Retrouvez toutes les photos d’Hirise sur CNRS Images.

Source CNRS : https://www.cnrs.fr/fr/premiere-lumiere-pour-hirise-nouvel-instrument-detude-des-exoplanetes