L’océan Arctique est beaucoup de choses. Froid et glacial viennent à l’esprit, bien sûr, mais “salé” devrait aussi bien – c’est un océan, après tout. Pourtant, une nouvelle étude suggère que pendant certaines périodes glaciaires, l’océan Arctique et les mers adjacentes du Groenland et de Norvège (vous pouvez deviner où elles se trouvent si vous ne le savez pas) étaient remplies d’eau douce.
La preuve paléo de cette idée est assez subtile. L’isotope thorium-230 est produit à partir de la désintégration de l’uranium-234, qui existe dans l’eau de mer proportionnellement à sa salinité. Alors que l’uranium se dissout dans l’eau de mer, le thorium a tendance à précipiter et à tomber sur le fond marin. Amenez un noyau de sédiments du fond marin, alors, et les concentrations croissantes ou décroissantes de thorium-230 peuvent vous indiquer la hausse ou la baisse de la salinité dans cette région au fil du temps.
Une nouvelle étude dirigée par Walter Geibert à l’Institut Alfred Wegener a analysé une paire de carottes de sédiments prélevées au fond de l’océan Arctique. Dans ces noyaux, il y a deux intervalles de temps pendant lesquels le thorium-230 est tombé à zéro il y a environ 60 000 à 70 000 ans et un autre il y a environ 130 000 à 150 000 ans.
Ce sont des périodes glaciaires froides, lorsque de grandes calottes glaciaires couvraient de vastes zones des continents de l’hémisphère nord et que le niveau de la mer était par conséquent beaucoup plus bas. Selon les chercheurs, cette preuve isotopique indique que l’eau est fraîche, dépourvue essentiellement de sel et donc également dépourvue d’uranium qui produit du thorium. En regardant huit autres carottes précédemment analysées à travers l’Arctique et dans les mers entre le Groenland et l’Antarctique, les mêmes périodes de thorium faible ou absent peuvent être observées, donc cela ne semble pas être un coup de chance local.
Ce n’est pas non plus un coup de chance de thorium seul. La concentration de calcium, de manganèse et de soufre chute extrêmement bas en même temps dans les nouveaux noyaux de l’équipe. Le nombre de coquilles de plancton unicellulaire appelé foraminifères tombe également à près de zéro.
Le scénario global ici, selon les chercheurs, est lié au fait que le pont terrestre de Béring entre l’Asie et l’Amérique du Nord coupe l’océan Arctique du Pacifique lorsque le niveau de la mer baisse suffisamment. Avec cette sortie disparue, l’océan Arctique n’est alors relié que par l’Atlantique à travers les mers relativement peu profondes entre le Groenland et la Norvège. La présence de plates-formes de glace flottantes reliées aux glaciers terrestres dans cette région peu profonde pourrait restreindre le débit d’eau de l’Atlantique vers l’Arctique. La fonte des glaces glaciaires pourrait alors déverser suffisamment d’eau douce dans l’Arctique pour que tout flux restant aille principalement vers l’extérieur dans l’Atlantique, chassant l’eau salée de l’Arctique et empêchant l’eau salée de l’Atlantique d’entrer pour la remplacer.
Il existe d’autres preuves de plates-formes de glace flottantes à ces endroits, y compris des marques d’érosion où elles auraient pu entrer en contact avec des fonds marins peu profonds. Les chercheurs ont tenté d’effectuer des estimations sommaires du volume de l’eau de fonte glaciaire entrant dans l’Arctique et de l’écoulement qui s’ensuit à travers la connexion resserrée avec l’Atlantique. Même en utilisant des chiffres conservateurs, les chercheurs affirment que l’eau salée pourrait être évacuée et remplacée en quelque chose comme 8 000 ans. Ce n’est pas tout à fait un clin d’œil, mais c’est assez rapide pour fonctionner avec les intervalles de temps identifiés ici.
Quelques explications alternatives ont été suggérées pour les sections à faible teneur en thorium-230, mais les chercheurs ont constaté qu’aucune d’entre elles ne fonctionnait tout à fait. Il n’est pas possible que le thorium ait été simplement emporté hors de la zone par les courants, par exemple, car quelle que soit l’eau de mer déplacée pour la remplacer, elle aurait dû transporter son propre thorium. Le thorium a tendance à se coller aux particules et à couler de toute façon. Une idée est qu’un événement de sédimentation rapide (peut-être dû à l’activité glaciaire) aurait pu diluer le thorium. Mais étant donné que le thorium est faible dans l’Arctique, l’échelle et le taux de sédimentation devraient être hors normes, et vous vous attendez à ce que cela produise d’autres changements dans la chimie, qui n’existent pas.
Fait intéressant, ce scénario d’eau douce crée des problèmes pour certaines reconstitutions du niveau de la mer. Une façon d’effectuer ces reconstructions consiste à utiliser des isotopes d’oxygène dans les fossiles du fond marin, car les transferts d’eau de l’océan vers la terre (sous forme de glace) transfèrent préférentiellement plus d’un isotope qu’un autre. Cela signifie que le rapport des isotopes d’oxygène laissés dans l’océan suit le volume de glace sur terre.
Mais si un tas de cette glace sur terre fondait, envoyant de l’eau dans l’océan Arctique sans se mélanger librement avec de l’eau de mer ailleurs, le rapport isotopique de l’oxygène dans l’Atlantique ne représenterait pas avec précision le niveau de la mer. Il existe d’autres points de données pour le niveau de la mer passé, comme l’élévation des plates-formes de fossiles de coraux. Les chercheurs soulignent certains points de données coralliens qui montrent un niveau de la mer plus élevé au cours de ces périodes que ne le montre la reconstruction des isotopes de l’oxygène. Peut-être qu’un Arctique d’eau douce pourrait expliquer le décalage, nécessitant également un regard neuf sur le niveau de la mer.
Nature, 2020. DOI : 10.1038/s41586-021-03186-y (À propos des DOI).