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Earth's 40,000-year tilt cycle links Antarctic ice growth to subtropical productivity

by Will Cushman, University of Wisconsin-Madison

edited by Sadie Harley, reviewed by Robert Egan

 Editors' notes

 The GIST

Le cycle d'inclinaison de la Terre sur 40 000 ans relie la croissance de la glace antarctique à la productivité subtropicale

Par Will Cushman, Université du Wisconsin-Madison

Édité par Sadie Harley, révisé par Robert Egan

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En haut à gauche, Oscar Cavazos (spécialiste de laboratoire marin, IODP JRSO) se joint à d'autres techniciens marins pour préparer une nouvelle carotte de sédiments qui sera sectionnée sur la passerelle du JOIDES Resolution en 2022. Crédit : Erick Bravo, IODP JRSO

Selon une nouvelle étude menée par des scientifiques de l'Université du Wisconsin-Madison, les cycles de croissance et de fonte des calottes glaciaires de l'Antarctique ont autrefois façonné la productivité biologique marine à des milliers de kilomètres de là, dans l'océan subtropical. L'étude, publiée dans les Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS), a révélé que le cycle d'obliquité – un cycle astronomique de 40 000 ans lié aux variations de l'inclinaison de l'axe terrestre – a influencé la productivité océanique aux latitudes subtropicales il y a environ 34 millions d'années, au moment où la calotte glaciaire antarctique commençait à s'étendre.

Cette découverte a surpris les chercheurs car, bien que ce cycle de 40 000 ans soit un facteur important des conditions aux pôles, son influence sur le climat et les océans près de l'équateur est généralement plus limitée.

« On s'attend généralement à ce que d'autres cycles astronomiques aient une influence plus importante », explique Stephen Meyers, professeur de géosciences à l'Université du Wisconsin-Madison et l'un des principaux auteurs de l'étude.

Les chercheurs ont toutefois constaté une forte influence, singulière, du cycle de 40 000 ans sur la bioproductivité de l’océan subtropical ancien, sur une période d’un million d’années associée à la première expansion des calottes glaciaires antarctiques, il y a environ 34 millions d’années.

« Cela nous indique que la bioproductivité est influencée par un processus lointain, se déroulant aux hautes latitudes, via l’apport de nutriments aux basses latitudes », explique Meyers.

Reconstitution de la productivité des océans anciens

L’équipe est parvenue à cette conclusion en analysant les signaux chimiques préservés dans les sédiments océaniques, témoins de la productivité biologique passée. Ces sédiments ont été prélevés lors de campagnes de forage océanique menées entre 2020 et 2022 à bord du navire de forage scientifique JOIDES Resolution, aujourd’hui désarmé.

Pendant des décennies, ce navire a prélevé des carottes de sédiments océaniques afin d’étudier les océans de la Terre et leur histoire géologique.

« Le navire a fourni des archives qui ont permis de réaliser d'importantes découvertes scientifiques concernant les événements climatiques mondiaux, l'évolution de la vie et la tectonique des plaques », explique Alexandra Villa, qui a codirigé les recherches avec Meyers lorsqu'elle était doctorante à l'Université du Wisconsin-Madison et qu'elle était scientifique à bord lors de l'expédition de forage.

Villa est aujourd'hui chercheuse postdoctorale au MARUM à Brême, en Allemagne, et poursuit ses recherches à partir des archives de forage océanique.

Comment la glace antarctique façonne les mers lointaines

Les carottes de sédiments ont permis aux chercheurs de reconstituer si et comment la vie dans les océans subtropicaux a évolué en réponse à la dynamique de la calotte glaciaire antarctique, située à des milliers de kilomètres. Pour comprendre comment les calottes glaciaires antarctiques peuvent affecter la vie dans les océans subtropicaux, « il est essentiel de s'intéresser au lien entre la circulation océanique et la bioproductivité », explique Villa.

« Aujourd'hui, environ les trois quarts de la bioproductivité marine au nord du 30e parallèle sud dépendent des nutriments provenant de la circulation de l'océan Austral, qui entoure l'Antarctique », précise Villa. L'eau de l'océan Austral, riche en nutriments, plonge puis se dirige vers les latitudes plus basses, où elle est mélangée à la surface, influençant ainsi la bioproductivité.

L'émergence de la calotte glaciaire antarctique, il y a environ 34 millions d'années, a modifié les courants océaniques et la circulation des nutriments.

« Lorsque la calotte glaciaire est devenue suffisamment vaste pour s'étendre jusqu'à l'océan Austral, le cycle d'obliquité de 40 000 ans des calottes glaciaires marines a influencé l'apport de nutriments à notre site subtropical », explique Villa.

Téléconnexions climatiques mondiales

Ces nouvelles recherches s'appuient sur des études antérieures de l'Université du Wisconsin-Madison qui ont démontré l'influence considérable du cycle d'obliquité de 40 000 ans sur les calottes glaciaires marines.

Désormais, les scientifiques sont en mesure de relier ce cycle à la dynamique océanique mondiale et à ses effets considérables. Ces nouvelles découvertes soulignent en effet l'interdépendance du système climatique terrestre.

« Le système terrestre est tellement interconnecté que les changements survenant dans une partie de la planète peuvent avoir des répercussions surprenantes », explique Meyers. « Les calottes glaciaires polaires et la circulation océanique mondiale en sont des exemples importants, ayant un impact sur les réseaux trophiques marins situés bien au-delà des calottes glaciaires. Notre étude montre à quel point ces "télécommunications mondiales" sont dynamiques, variables et parfois surprenantes. »

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RESUME

Le cycle d'inclinaison de la Terre sur 40 000 ans relie la croissance de la calotte glaciaire antarctique à la productivité subtropicale.

Le cycle d'obliquité de la Terre sur 40 000 ans, induit par les variations de l'inclinaison axiale, a influencé la croissance de la calotte glaciaire antarctique et, par conséquent, la productivité marine des océans subtropicaux il y a environ 34 millions d'années. L'analyse des carottes sédimentaires indique que l'apport de nutriments provenant de l'océan Austral, modulé par la dynamique des glaces antarctiques, a façonné la bioproductivité des océans lointains, démontrant ainsi de fortes interconnexions climatiques mondiales.

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COMMENTAIRES

Excellent travail   ! L'expertise  des carottes   et des pollens par archéogeologie est payante ; bravo!!!!

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Alexandra Villa et al, High-latitude teleconnections drive subtropical marine bioproductivity at the dawn of the Antarctic ice sheet, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2424082123

Journal information: Proceedings of the National Academy of S