Résultat scientifique

Marseille il y a un million d’années : un jardin d’Eden ?

6 septembre 2024 by osuadmin

Il y a 1 Ma (million d’années), une vague migratoire venue de l’est et comportant des hommes (des homo erectus) et des animaux (des grands mammifères), déferlait sur la rive nord-méditerranéenne avec pour objectif la conquête de nouveaux territoires. À cette époque, les écosystèmes qu’ils visaient pour assurer leur survie étaient des milieux humides, de véritables oasis de vie et de nourriture potentielle au sein d’un environnement méditerranéen globalement aride. Le tuf de Marseille avec sa diversité écologique, ses plantes comestibles dont des proto-céréales, des fruits et des herbacées, et sa ressource en eau, fut un site favorable à l’accueil de cette dynamique migratoire.

Une étude multidisciplinaire impliquant le CNRS Terre & Univers (voir encadré), sur des tufs calcaires fluviatiles proposent une reconstruction du paléoenvironnement de Marseille au début du Pléistocène, il y a 1 Ma. Les mesures paléomagnétiques ont permis d’identifier l’inversion magnétique de Jaramillo et de dater le tuf de Marseille entre 1,06 et 0,8 Ma. Les données sédimentologiques montrent l’existence d’un environnement de dépôt varié comprenant des barrages naturels formés par des accumulations de plantes stabilisées par des précipitations de carbonate, favorisant ainsi le développement de plans d’eau en amont bordés de marécages. Les rapports isotopiques du carbone indiquent que les tufs de Marseille ne sont pas des travertins¹ mais sont associés à des sources et écoulements d’eau froide. Les reconstructions climatiques basées sur les données polliniques indiquent un climat légèrement plus frais (surtout en hiver) et plus humide que l’actuel.

Les analyses de pollens fossiles indiquent un paysage végétal semi-arboré, diversifié, en mosaïque, dominé par une forêt méditerranéenne de pins et de chênes avec du hêtre, du sapin, et de l’épicéa, des espèces à présent rares ou qui ne poussent plus à basse altitude en Provence en raison de l’occupation humaine essentiellement. La présence du châtaignier est inattendue en milieu calcaire, mais cet arbre pouvait pousser sur les argiles décarbonatées de l’Oligocène qui affleuraient partout dans le bassin de Marseille. Le long des cours d’eau, la forêt riveraine était diversifiée et comprenait des noyers et des platanes, comme c’est le cas de nos jours en Méditerranéen orientale, et des arbres comme l’aulne, le saule, le noisetier et le frêne. Le régime alimentaire potentiel des premiers homininés, que nous avons reconstitué à partir du pollen et des macrorestes végétaux, était varié et comprenait les fruits du châtaignier, du noisetier, du noyer, des Rosacées arborescentes comme différentes espèces de pruniers ou de pommiers. Des restes de vigne ont également été trouvés qui montrent que les raisins participaient déjà à la diète alimentaires des frugivores dont les homininés. Parmi les nombreuses herbes comestibles identifiées, il faut signaler les Composées qui comportent de nombreuses salades, des orties ou la mauve, une plante particulièrement appréciée en Afrique du Nord.

A : Cerealia L = 50.16 µm; B : Cerealia L = 46.02 µm ; C : Cerealia L = 43.66 µm ; D : Cerealia L = 43.26 µm ; E : Secale sp. L = 61.15 µm; F : Delitschia L = 20.3 µm; G : Coniochaeta L = 14.63 µm; H : Valsaria sp. L = 24.59 µm; I : Olea sp. L = 22.39 µm O : Poaceae L = 31.62 µm ; P : Poaceae L = 37.52 µm.

Les populations d’homininés pouvaient potentiellement se nourrir des ressources de la mer, diversifiées à l’époque, et des ressources terrestres, dont des grands herbivores. La découverte la plus surprenante est la présence de pollen de céréales (des proto-céréales en raison de leur ancienneté) dont le seigle qui a pu être identifié. Ces proto-céréales, qui poussaient au sein du cortège d’herbacées steppiques, pouvaient substantiellement enrichir en hydrate de carbone la diète alimentaire des mammifères (dont les homininés) qui fréquentaient le bassin de Marseille il y a un million d’années. Le bassin de Marseille est le troisième site après ceux d’Acigol et de Kocabas (Andrieu-Ponel et al., 2021), dans le sud-ouest de l’Anatolie, à montrer la présence de pollen de proto-céréales bien avant le début du Néolithique il y a 12 000 ans. L’identification de spores de champignons coprophiles montre la présence in situ de troupeaux de grands herbivores. Il est possible que, comme en Anatolie, la perturbation des écosystèmes par les grands herbivores soit à l’origine de la mutation génétique des Poacées et de l’apparition des céréales. Ces sites montrent que les populations humaines ne sont pas à l’origine de l’apparition des céréales, mais qu’il s’agirait plutôt d’un processus naturel lié aux interactions biotiques entre les populations de grands herbivores et les écosystèmes steppiques.

Au Néolithique, l’Homme, devenu agriculteur par nécessité de fait de la réduction de la faune mammalienne, aurait cultivé des plantes comestibles qui préexistaient au sein des écosystèmes herbacés. Cette nouvelle découverte de proto-céréales nécessite une nouvelle vision de l’histoire de la nutrition humaine comme suggéré antérieurement (Andrieu-Ponel et al., 2021).

Modèle de dépôt conceptuel pour la dynamique sédimentaire continentale au Pléistocène inférieur dans le bassin de Marseille. Lph : rudstone phytoclastique (barrage) ; Lst : Phytoherme (environnement palustre avec des roseaux) ; Sb : calcarénite péloïdale-bioclastique (hydrodynamique faible à modéré : retenue d’eau en amont d’un barrage) ; Lo : rudstones oncoïdaux (remplissages de chenaux fluviatiles) ; cg. : conglomérats (remplissage de chenaux entrecroisés ou barres fluviatiles) ; sl. : limon (plaine d’inondation) ; fb. : blocs effondrés. Conceptual depositional model for the lower Pleistocene continental sedimentation in the Marseille Basin. Lph : phytoclastic rudstone (barrage) ; Lst : Pytohermal tufa (paludal environments with reeds) ; Sb : bioclastic-peloidal calcarenites (low to medium energy dammed environments) ; Lo : oncoidal rudstones (channel fills) ; cg. : conglomerates (braided channel fills or bars) ; sl. : silts (floodplain) ; fb. : fallen blocks.

1. Formations carbonatées associées à des résurgences d’eau hydrothermale.

La plus ancienne contamination en métaux aux pieds des pyramides de Gizeh

6 août 2024 by osuadmin

Cette étude est le fruit d’une collaboration internationale et interdisciplinaire, dont le CNRS fait partie, qui a permis de produire plusieurs articles sur les reconstructions paléoenvironnementales du plateau de Gizeh où ont été construites les pyramides de Khéops, Képhren et Mykérinos, et de nombreux tombeaux pharaoniques. Si ce site a fait l’objet de nombreux travaux archéologiques, les approches géomorphologiques, paléoécologiques et géochimiques y sont rares voire inexistantes. La mise en œuvre de ces approches simultanément sur des échantillons du même site révèle la plus ancienne contamination régionale en cuivre et en arsenic de plus de 5000 ans, résultant de l’utilisation d’outils, en particulier pour l’édification de la nécropole.

Cette découverte a été rendue possible grâce aux analyses géochimiques réalisées sur une carotte sédimentaire forée aux pieds des pyramides, dans un ancien bras du Nil aujourd’hui disparu et qui permettait d’acheminer les matériaux de construction, ancien bras caractériser par une prospection géophysique et géomorphologique publiée par la même équipe ¹ ,² ,³ .

Les différentes phases de développement de la nécropole de Gizeh peuvent ainsi être caractérisées chimiquement depuis la période prédynastique jusqu’au Nouvel Empire, avec une attention particulière portée sur la construction des pyramides et du Sphinx. Cette étude conforte des résultats archéologiques et contribue à lever des incertitudes sur les dates d’édification de tombes pharaoniques, en particulier pendant la première dynastie, plus de 3000 ans avant notre ère. Ces travaux se fondent parfaitement dans les découvertes archéologiques antérieures et fournissent des données originales qui ouvrent de nouvelles perspectives de recherche sur les nécropoles de la vallée du Nil au moyen de traceurs indépendants et complémentaires des analyses archéologiques.

1. Sheisha H. et al. (2022). PNAS, 119(37), e2202530119.

2. Sheisha H. et al. (2023). Quaternary Science Reviews, 312, 108172.

3. Younes G. et al. (2024). Journal of Archaeological Science: Reports, 53, 104303.

Le recul actuel des glaciers tropicaux andins dépasse celui enregistré pendant les périodes chaudes de ces 11 000 dernières années

20 août 2024 by osuadmin

Les scientifiques ont analysé l’évolution plurimillénaire de glaciers tropicaux andins situés en Colombie, au Pérou et en Bolivie au cours de l’Holocène. La particularité de la période de l’Holocène est qu’elle est caractérisée par une longue phase chaude entre les 10 000 et 4 000 dernières années, appelée dans l’hémisphère nord le Holocene Thermal Maximum (HTM). Les chercheurs ont découvert que la taille actuelle des glaciers tropicaux andins est plus petite que celle qu’ils avaient pendant cette longue phase chaude de l’Holocène.

Pour documenter l’évolution des glaciers sur le temps long les chercheurs se sont concentrés sur le socle rocheux récemment déglacé par le recul des glaciers. Ils ont ensuite mesuré la concentration en isotopes cosmogéniques, en particulier le béryllium-10 et le carbone-14 in situ, contenus dans les échantillons de roche prélevés à proximité immédiate du front actuel des glaciers. En effet, ces deux isotopes, issus des réactions nucléaires provoquées par l’impact des particules du rayonnement cosmique sur les minéraux des roches, s’accumule une fois que le glacier se retire. Cela déclenche ainsi un « chronomètre géologique ». La glace, quant à elle, joue un rôle de bouclier et protège la roche de ce bombardement cosmique. En somme, la concentration en isotopes cosmogéniques dans la roche dépend du temps d’exposition au rayonnement cosmique et de l’érosion glaciaire qui décape les isotopes cosmogéniques accumulés en surface.

Moraines latérales Charquini (5 960 m), Cordillère royale (Bolivie).© Vincent JOMELLI/CNRS Images

Dans les Alpes et dans d’autres régions du monde des analyses similaires réalisées par le passé ont montré des valeurs isotopiques fortes mesurées dans les roches. Ces taux élevés sont dus au fait qu’entre ~10000 et 4000 ans les glaciers alpins et leurs cousins situés dans l’hémisphère nord ont fortement reculé. Leur front était positionné à des altitudes légèrement supérieures à ce qui est observé actuellement. La roche a donc été bombardée pendant environ 6000 ans par le rayonnement cosmique permettent l’accumulation de 10Be et 14C dans celle-ci. Au cours de ces 4000 dernières années les glaciers ont connu des phases de crue arrêtant la production d’isotopes dans le socle rocheux. En utilisant un modèle d’écoulement glaciaire combiné à un modèle d’érosion et en comparant les valeurs isotopiques obtenues dans les roches andines avec celles déjà connues provenant d’échantillons prélevés dans les Alpes ou dans d’autres régions de l’hémisphère nord les chercheurs ont mis en évidence un taux isotopique extrêmement faible, quasi nul, accumulé dans les roches andines. Ce taux particulièrement faible s’explique par le fait que le front des glaciers tropicaux andins n’a jamais été situé à des altitudes aussi hautes au cours de ces 11700 dernières années. Autrement dit les glaciers tropicaux andins n’ont jamais été aussi petits qu’aujourd’hui.

Glacier de Chacaltaya, 5 390 m, Cordillère royale (Bolivie).© Vincent JOMELLI/CNRS Images

Fonte des glaciers arctiques : les micro-organismes améliorent le stockage du carbone dans le sol

20 juillet 2024 by osuadmin

Les glaciers arctiques fondent rapidement et des micro-organismes colonisent les terres nouvellement exposées. Une équipe de recherche incluant des scientifiques du CNRS Terre & Univers (voir ci-dessous), révèlent que les fonges microscopiques sont importants dans la formation des sols après la fonte des glaciers. En effet, ils stockent du carbone dans les sols découverts lorsque les glaciers reculent.

Environ 10 % des terres émergées de notre planète sont recouvertes de glace. Cependant, les glaciers fondent rapidement en raison du réchauffement climatique, exposant ainsi de nouvelles terres. En colonisant la roche-mère, les micro-organismes forment de nouveaux sols et écosystèmes pouvant constituer un réservoir important de carbone. Ce processus de formation de nouveaux sols est très important pour la science et la société.

L’équipe de recherche s’est rendu au Svalbard, où le climat se réchauffe sept fois plus vite que dans le reste du monde, pour étudier l’émergence de ces nouveaux sols. Elle a découvert que les sols contiennent des micro-organismes d’une grande diversité et que les fonges Basidiomycètes jouent un rôle important dans la stabilisation du carbone dans le sol. Ils font partie des écosystèmes les plus vierges, délicats et vulnérables de la planète, et ils sont rapidement colonisés par des micro-organismes spécialisés, même s’ils présentent des caractéristiques extrêmes en termes de température, de lumière, d’eau et de disponibilité de nutriments Ces champignons sont capables de coloniser des environnements inhospitaliers de l’Arctique avant d’autres formes de vie plus complexes. Ils fournissent également les conditions nécessaires au développement du sol en accumulant du carbone que d’autres formes de vie peuvent ensuite utiliser.

Le site de construction d’un navire antique révélé par la géologie des carbonates

8 juillet 2024 by osuadmin

Une équipe interdisciplinaire incluant des scientifiques du CNRS a analysé le lest de l’épave du navire romain Ilovik-Paržine 1, trouvée en 2016 dans la baie de Paržine, sur la côte de la petite île croate d’Ilovik, en mer Adriatique. L’analyse des roches carbonatées a révélé qu’elles provenaient probablement de la région de Brindisi, en Italie. Cette découverte suggère que le navire a été construit dans un chantier naval de cette ville antique ou de ses environs. Les résultats ont été publiés dans Journal of Archaeological Science: Reports.

Entre 2018 et 2022, les fouilles menées par le Croatian Conservation Institute de Zagreb et le CCJ (programme « Adriboats ») ont révélé que le navire, mesurant environ 21,5 mètres de long et 6,5 mètres de large, transportait du bois et des amphores à vin. Les datations au radiocarbone et la typologie des céramiques ont établi une date du naufrage entre 170 et 130/120 av. J.-C.

A) Compositions isotopiques (carbone et oxygène) des carbonates du lest d’Ilovik-Paržine-1 et de calcarénites quartzeuses des côtes de l’Adriatique et de la Mer Ionienne. B) Microfaciès de calcarénites quartzeuses du lest et du bassin de Brindisi. © Fournier, F., Léonide, P., Marié, L., Quillevéré, F., Margerel, J.-P., Miholjek, I., Dugonjič, P., Carre, M.-B., Cavassa, L., Morsilli, M., Boetto, G. (2024)

Les analyses sédimentologiques, pétrographiques, micropaléontologiques et géochimiques des roches du lest ont montré que la quasi-totalité du lest est constituée de calcarénites quartzeuses, d’âge Pléistocène¹ supérieur, déposées en milieu marin côtier. Une mission de terrain visant à analyser les formations marines du Pléistocène des côtes adriatiques et ioniennes de l’Italie a permis une comparaison directe avec les roches du lest.

La grande homogénéité de la composition du lest du navire suggère qu’il s’agit d’un lest permanent, chargé lors de la construction du navire dans un chantier naval à Brindisi ou dans un port voisin. Une seconde hypothèse serait de considérer Brindisi, ou un port voisin, comme port d’attache permanent de ce navire, d’où le volume de lest était ajusté avant chaque voyage. Le lieu du naufrage indique que le navire se dirigeait probablement vers une ville du nord de l’Adriatique comme l’importante colonie d’Aquilée.

1. Première époque géologique de la période Quaternaire. Elle s'étend de 2,58 millions d'années à 11 700 ans avant le présent et précède l'Holocène, toujours en cours actuellement.

L’influence de la magnétosphère de Ganymède observée jusque dans son empreinte aurorale sur Jupiter

1 juillet 2024 by osuadmin

Jupiter présente les aurores les plus brillantes du système solaire. L’une des particularités de cette planète, qu’elle partage avec Saturne, est également de posséder des émissions aurorales causées par trois de ses plus grosses lunes : Io, Europe, et Ganymède. Ces émissions distinctes appelées « empreintes aurorales » sont visibles localement dans plusieurs domaines de longueur d’onde. Celles-ci sont créées par des particules chargées, majoritairement des électrons, qui se propagent le long des lignes de champ magnétique reliant les lunes à Jupiter. En précipitant dans l’atmosphère de la planète géante, ces électrons induisent des aurores caractéristiques, étudiées depuis les années 2000 grâce notamment aux observations du télescope spatial Hubble dans le domaine ultraviolet.

Depuis Juillet 2016, la sonde Juno survole les pôles de Jupiter à seulement quelques milliers de kilomètres d’altitude et permet ainsi une caractérisation fine de la structure des empreintes aurorales des lunes. L’analyse combinée des données obtenues à bord de Juno par le spectrographe UVS et le spectromètre JADE pour lequel l’IRAP a contribué au système optique électrostatique, permet de sonder à la fois les propriétés de ces émissions mais également celles des particules chargées qui les induisent.

En concentrant leur étude sur l’empreinte aurorale de Ganymède, la plus grande lune du système solaire et la seule générant son propre champ magnétique, une équipe incluant des scientifique du CNRS Terre & Univers, en collaboration étroite avec les équipes de la mission Juno (SwRI, Princeton University), a entre autres mis en évidence l’influence de la mini-magnétosphère de Ganymède sur son empreinte aurorale. Ils ont ainsi confirmé que la taille des tubes de flux, ces lignes de champ magnétique de forme tubulaires reliant les lunes à l’atmosphère de Jupiter et dans lesquels se propagent des ondes électromagnétiques et des particules chargées, est significativement plus grande que celles rapportées à Io et Europe par des études précédentes. Les observations de l’empreinte aurorale par Juno fournissent ainsi une nouvelle méthode d’étude de la mini-magnétosphère de Ganymède, qui sera explorée in-situ de manière inédite par la mission JUICE de l’ESA actuellement en route vers Jupiter.