dimanche 25 décembre 2016

La fonte des pergélisols a provoqué un relargage massif de gaz à effet de serre à la fin de la dernière glaciation

Pour BCPST, PrépaCAPES et PrépaAgreg
Thèmes : Cycle du carbone, réchauffement climatique


Pergélisol fracturé en train de fondre (Suède) . Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Perg%C3%A9lisol#/media/File:Storflaket.JPG


Les sols gelés en permanence dans les régions péri-arctiques (pergélisol) couvrent un cinquième de la surface terrestre dans l'hémisphère nord dont 90 % du Groenland, 80 % de l'Alaska, 50 % du Canada et de la Russie. Ils constituent une réserve de carbone sous forme de matière organique et de méthane piégés. Or avec le réchauffement climatique (l'année 2016 sera une année record), le pergélisol commence à fondre et on peut se demander quel en sera l'impact sur le CO2 et le méthane atmosphérique, eux-mêmes causes du réchauffement climatique via l'effet de serre. Pour mieux comprendre, les chercheurs se sont plongés dans le passé et ont étudié une fonte de pergélisol qui a eu lieu à la fin de la dernière période glaciaire au cours d'une remontée rapide des températures (il y a 11.650 ans). Cette étude a été publiée dans Nature Communications au début de ce mois.

Source :  Tesi, et al. 2016


Durant cette période, le taux atmosphérique de CO2 était passé de 190 ppm à 270 ppm (actuellement on est à 400 ppm...), d'après des études dans des bulles d'air piégées dans la glace. Quelle est la contribution du dégel du pergélisol dans cette augmentation ? Lorsque le pergélisol fond, la matière organique du pergélisol se retrouve entraînée par l'écoulement des eaux vers les mers et océans. Les chercheurs se sont donc intéressés aux sédiments qui se sont accumulés à cette période à l'embouchure du fleuve Léna, en Sibérie, qui se jette dans la mer de Laptev qui borde l'Océan Arctique. Particulièrement étudiés furent les phénols des lignines et des polymères de cires des cuticules de végétaux qui indiquent une origine terrestre des sédiments. 

Le résultat est que l'on observe effectivement une forte augmentation de sédiments d'origine organique terrestre au cours de la période de fin de glaciation. Ces molécules organiques ne sont problématiques en soi mais elles sont ensuite digérées par des bactéries qui relarguent du CO2 dans l'atmosphère. Les auteurs considèrent que les volumes de sédiments sont tels que cela a pu être un contributeur majeur de l'augmentation de CO2 de 80 ppm sur la période.

Cela constitue un avertissement clair, concernant les effets d'emballement possible des taux de CO2 et du réchauffement climatique alors que de nombreux indices montrent que les pergélisols sont en train de fondre actuellement et que cela affecte la composition des fleuves et des rivières qui les drainent (voir par exemple ici).





lundi 5 décembre 2016

Exploration de l'anneau central du cratère de Chicxulub

Pour CAPES et Agreg

Thèmes : météorite, limite K/T

 
Source : http://www.everythingselectric.com/chicxulub/

 Il y a 66 millions d'années, la chute d'un astéroïde dans la péninsule du Yucatán (Mexique) a mis fin au règne des dinosaures (et des ammonites). Elle créait aussi le cratère d'impact de Chicxulub, d'un diamètre de 180 km. C'est le seul cratère connu sur Terre à posséder encore un anneau central. L'expédition IODP/ICDP 364, réalisée par une collaboration internationale impliquant des chercheurs du CNRS, d'Aix-Marseille Université et de l'Université de Bourgogne, publie ses premières analyses dans la revue Science du 18 novembre 2016 : les 835 mètres de carottes récupérées permettent pour la première fois de retracer l'histoire des roches lors de la formation de ce type de cratère. L'expédition IODP/ICDP 364 a débuté par deux mois de forage en mer, d'avril à mai 2016. Cette première phase de la mission a permis, grâce à un forage en eaux peu profondes, de récupérer 303 carottes de sédiments et d'impactites (roche modifiée par l'impact d'une météorite) et près de 6 km de données de puits cumulées.

C'est la première fois qu'un forage est réalisé dans l'anneau central (ou « peak ring ») d'un cratère d'impact météoritique. Le peak ring est une structure circulaire constituée de monts souvent discontinus, localisés à l'intérieur de grands cratères. Fréquemment observées à la surface des corps silicatés du Système solaire tels que la Lune, Mercure ou Vénus, ces structures topographiques sont le sujet de nombreux débats quant à leur formation et n'avaient, jusqu'à présent, jamais été échantillonnées.

Les chercheurs ont notamment découvert que l'anneau central est majoritairement constitué de roches granitiques, mélangées à de la roche fondue, qui ont été non seulement choquées mais aussi déplacées de plusieurs kilomètres vers la surface lors de l'impact. Ces roches sont également traversées par des zones de cisaillement. Leur analyse montre que le choc a généré des flux verticaux et réduit la densité dans la croûte terrestre. La nature des roches qui forment l'anneau central du cratère de Chicxulub et leurs caractéristiques physiques permettent ainsi de confirmer l'un des modèles de formation de ces structures dit « par soulèvement dynamique suivi d'un effondrement ».
L'anneau central s'est formé en quelques minutes. Juste après l'impact, le substrat rocheux de granite profond, devenu coulant comme un liquide, a rebondi en une tour centrale de 10 kilomètres (!!) avant de s'effondrer en une crête circulaire. Ensuite, l'anneau de crête a été couvert par une couche de roches appelée brèche, formée de débris rocheux cimenté par ce qui avait fondu pendant l'impact puis refroidi. Puis, dans les heures qui ont suivi, des tsunamis ont déversé de grandes quantités de sédiments sablonneux dans le trou géant formé. 

 Ces résultats sont les premiers d'une longue série qui lèveront une partie du mystère de ce type de cratère, depuis leur rôle dans la géologie des planètes jusqu'à leur impact sur le climat. Les chercheurs espèrent par ailleurs déterminer si une vie microbienne, ancienne ou moderne, a pu se développer dans les roches du peak ring.

D'après communiqué du CNRS : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/4781.htm
Voir aussi : http://www.sciencemag.org/news/2016/11/update-drilling-dinosaur-killing-impact-crater-explains-buried-circular-hills