Les océans étaient probablement très chauds il y a 760 millions d'années

Environnement

Une équipe de spécialistes en géoscience a pu calibrer un thermomètre issu de la géochimie isotopique. À base d'isotopes d'oxygène, il a permis de mesurer la température des océans il y a 760 millions d'années. Ils pourraient avoir été plus chauds de 15 à 30 °C en moyenne.

Des sources hydrothermales océaniques entourées de vers géantsOn voit dans cette vidéo des sources hydrothermales trouvées sur la dorsale est pacifique. Elles sont entourées de colonies des fameux vers géants appelés Riftia pachyptila.

C'est seulement au cours de l'année 1913 que l'on a commencé à prendre conscience de l'existence des isotopes d'un même élément, d'une part avec le radiochimiste et futur prix Nobel Frederick Soddy pour ses travaux sur les transformations radioactives et d'autre part avec le physicien Joseph John Thomson, le découvreur de l'électron, dans le cas des éléments stables. C'est Soddy qui a introduit le terme d'isotope pour indiquer que plusieurs noyaux pouvaient représenter un même élément chimique dans une même place du tableau de Mendeleïev. Le terme isotope est formé à partir des racines grecques iso (égal) et topos (lieu), signifiant « le même endroit ». C'est le compatriote britannique de Soddy et Thomson, Francis William Aston, qui va montrer dans les années suivantes toute l'étendue de l'existence des isotopes grâce au spectromètre de masse dont il est l'un des principaux inventeurs avec Arthur Jeffrey Dempster et Thomson.

Les isotopes vont révolutionner la géologie et l'archéologie, non seulement parce qu'ils vont permettre de faire des datations, par exemple avec la méthode du carbone 14, mais aussi parce que l'on peut s'en servir pour faire de la paléothermométrie et reconstituer les températures des climats anciens.

L'oxygène 18, le thermomètre des climats anciens

L'oxygène existe sous forme de trois isotopes, contenant de plus en plus de neutrons lorsque l'on passe de 16O à 18O. L'oxygène 18 est particulièrement intéressant bien qu'il ne soit pas le plus abondant (l'oxygène 16 étant le plus abondant). On peut montrer en effet que le rapport des abondances de 18O sur 16O peut être utilisé comme paléothermomètre de la température des océans via l'existence des Foraminifères benthiques (des Protozoaires qui vivent au fond des océans et qui synthétisent une coquille carbonatée dont la composition isotopique en oxygène dépend de celle de l'eau et de sa température). Il est aussi aussi possible d'utiliser les cherts, des sédiments siliceux comme le fameux silex. Si nous connaissons la composition de l'eau et des sédiments océaniques carbonatées à une époque donnée, nous pouvons donc en déterminer la température.

Mais comment connaître celle de l'eau quand la Terre était plus jeune de centaines de millions d'années, voire de milliards ? La géochimie nous donne des réponses. En l'occurrence des veines de magnétite, un oxyde de fer précipité à partir d'un fluide hydrothermal dérivé de l'eau de mer, et que l'on a découvert dans des vestiges de fumeurs noirs, des sources hydrothermales sous-marines découvertes dans des ophiolites (des fragments de lithosphère océanique âgée de 760 millions d'années affleurant dans l'Anti-Atlas marocain, comme ceux du massif du Chenaillet dans les Alpes ou encore en Oman, tel que l'explique le célèbre ouvrage Les Montagnes sous la mer d'Adolphe Nicolas). C'est en effet ce que vient de faire savoir avec un article publié dans Nature Communications des chercheurs du laboratoire Géosciences environnement Toulouse (GET/OMP - CNRS/IRD/CNES/UT3 Paul Sabatier) et de l'Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) de l'université de São Paulo au Brésil.

Des océans de 15 à 30 °C plus chauds au Néoprotérozoïque

L'étude des caractéristiques des veines de magnétite a permis d'établir que le rapport des abondances de 18O sur 16O dans l'eau de l'océan, où les fumeurs noirs étaient actifs, était comparable à celui des océans actuels, ce qui permet d'étalonner les paléothermomètres sédimentaires. Les chercheurs en ont tiré la conclusion que les océans du Néoprotérozoïque, la troisième et dernière ère du Protérozoïque qui s'étend d'il y a un milliard d'années à 542 millions d'années, étaient probablement de 15 à 30 °C plus chauds que les océans actuels il y a 760 millions d'années. Pour mémoire, la température moyenne des océans actuels est d'environ 17,5 °C avec un maximum de 27-28 °C dans les océans tropicaux et un minimum de -1,8 °C dans les eaux polaires.

L'information est intéressante, car elle pourrait nous aider à mieux comprendre ce qui s'est passé à ce moment-là, quelques dizaines de millions d'années avant que ne commence la fameuse grande glaciation du Cryogénien qui a donné lieu à l'hypothèse de la Terre-boule-de-neige(Snowball Earth). L'histoire de la biosphère est aussi concernée puisque le Cryogénien est suivi de la fameuse explosion cambrienne.


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