Une forêt tropicale en Antarctique! // A rainforest in Antarctica!

Une étude initialement publiée dans la revue Nature et relayée par la presse scientifique nous informe que des traces fossiles d’une ancienne forêt tropicale, avec des racines, du pollen et des spores, ont été découvertes en Antarctique Occidental. Elles prouvent qu’il y a environ 90 millions d’années, la région n’était pas recouverte par la glace.
Au milieu du Crétacé (il y a 145 millions à 65 millions d’années), les dinosaures parcouraient la Terre et le niveau des océans était de 170 mètres plus élevé qu’aujourd’hui. La température à la surface de la mer sous les tropiques atteignait 35°C.
Ce climat très chaud a permis à une forêt tropicale de prendre racine en Antarctique. Des restes de cette forêt ont été découverts sous la glace dans une carotte de sédiments prélevée en 2017 par une équipe internationale de chercheurs sur le plancher océanique à proximité du glacier de Pine Island, dans l’ouest de l’Antarctique.
En découvrant la carotte, l’équipe scientifique a tout de suite réalisé qu’elle se trouvait devant quelque chose d’exceptionnel. La couche de sédiments datant d’il y a environ 90 millions d’années présentait une couleur bien différente de celles qui la surmontaient. De retour au laboratoire, les chercheurs ont introduit la carotte dans un scanner CT (Computed Tomography – Tomodensitométrie). L’image numérique obtenue montre un épais réseau de racines parcourant toute la couche de sol prélevée. Elle révèle également des pollens, des spores et les restes de plantes à fleurs très anciens, datant du Crétacé.
En analysant le pollen et les spores, un spécialiste de paléoécologie de l’Université de Northumbria en Angleterre a pu reconstruire la végétation et le climat il y a 90 millions d’années en Antarctique Occidental. Les nombreux restes de plantes indiquent que la côte de l’Antarctique Occidental était recouverte d’une forêt dense tempérée et marécageuse, semblable aux forêts que l’on rencontre en Nouvelle-Zélande aujourd’hui.
La carotte de sédiments a aussi révélé qu’au milieu du Crétacé l’Antarctique Occidental avait un climat doux, avec une température moyenne de l’air d’environ 12°C, semblable à celle de Seattle dans l’État de Washington. Les températures estivales étaient plus chaudes, avec une moyenne de 19°C. Dans les rivières et les marécages, l’eau atteignait probablement jusqu’à 20°C.
S’agissant de la météo, les précipitations à cette époque étaient comparables à celles du Pays de Galles ou de l’Angleterre aujourd’hui. Les températures qui viennent d’être mentionnées sont incroyablement chaudes si l’on prend en compte le fait que l’Antarctique a une nuit polaire de quatre mois, ce qui signifie qu’un tiers l’année n’est pas éclairé par la lumière du soleil avec tous ses bienfaits. Cependant, l’atmosphère était plus chaude surtout parce que la concentration de dioxyde de carbone était élevée, et même plus élevée qu’on ne le pensait, avant la découverte de la carotte de sédiments.
Avant le début de l’étude, la plupart des scientifiques pensaient que la concentration de dioxyde de carbone à l’échelle de la planète pendant le Crétacé était d’environ 1 000 ppm. Cependant, dans leurs modélisations, les chercheurs dû avoir recours à des niveaux de concentration de 1 120 à 1 680 ppm pour pouvoir atteindre les températures moyennes en Antarctique pendant cette période.
Les résultats des manipulations montrent à quel point des concentrations élevées de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone peuvent faire monter en flèche les températures, au point que l’Antarctique Occidental, aujourd’hui recouvert par la glace, a autrefois abrité une forêt tropicale. De plus, on se rend compte de l’importance de l’effet de refroidissement exercé par les calottes glaciaires d’aujourd’hui.
Grâce à l’étude, les scientifiques savent maintenant qu’il y avait quatre mois consécutifs sans soleil en Antarctique pendant le Crétacé. Toutefois, comme la concentration de dioxyde de carbone était très forte, le climat autour du pôle Sud était tempéré, et le continent dépourvu de glace.
Reste à savoir maintenant quelle a été la cause du refroidissement spectaculaire du climat en Antarctique, avec la formation d’une calotte glaciaire après la période chaude. La réponse à cette question constitue désormais un défi majeur pour les climatologues.

Source: Presse scientifique internationale, comme Live Science.

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 A study originally published in the journal Nature and relayed by the scientific press informs us that fossil traces – roots, pollen and spores – of an ancient rainforest have been unearthed in West Antarctica. They prove that about 90 million years ago, the region was not covered with ice.

During the middle of the Cretaceous period (145 million to 65 million years ago), dinosaurs roamed Earth and sea levels were 170 metres higher than they are today. Sea-surface temperatures in the tropics were as hot as 35 degrees Celsius.

This very warm climate allowed a rainforest  to take root in Antarctica. The rainforest’s remains were discovered under the ice in a sediment core that a team of international researchers collected from a seabed near Pine Island Glacier in West Antarctica in 2017.

As soon as the team saw the core, they knew they had something unusual. The layer that had formed about 90 million years ago was a different colour. More particularly, it clearly differed from the layers above it. Back at the lab, the team put the core into a CT (computed tomography) scanner. The resulting digital image showed a dense network of roots throughout the entire soil layer. The dirt also revealed ancient pollen, spores and the remnants of flowering plants from the Cretaceous period.

By analyzing the pollen and spores, a paleoecologist at Northumbria University in England, was able to reconstruct West Antarctica’s 90 million-year-old vegetation and climate. The numerous plant remains indicated that the coast of West Antarctica was a dense temperate, swampy forest, similar to the forests found in New Zealand today.

The sediment core revealed that during the mid-Cretaceous, West Antarctica had a mild climate, with an annual mean air temperature of about 12°C, similar to that of Seattle in Washington State. Summer temperatures were warmer, with an average of 19°C. In rivers and swamps, the water probably reached up to 20°C.

As far as the weather is concerned, the rainfall by that time was comparable to the rainfall of Wales or England, today. These temperatures are impressively warm, given that Antarctica had a four-month polar night, meaning that a third of every year had no life-giving sunlight. However, the world was warmer, in part, because the carbon dioxide concentration in the atmosphere was high, even higher than previously thought, according to the analysis of the sediment core.

Before the start of the study study, the general assumption was that the global carbon dioxide concentration in the Cretaceous was roughly 1,000 ppm. However, in the researchers’ model-based experiments, it took concentration levels of 1,120 to 1,680 ppm to reach the average temperatures during that period in Antarctica.

These findings show how potent greenhouse gases like carbon dioxide can cause temperatures to skyrocket, so much so that today’s freezing West Antarctica once hosted a rainforest. Moreover, it shows how important the cooling effects of today’s ice sheets are.

Thanks to the study, scientists now know that there could easily be four straight months without sunlight in the Cretaceous. But because the carbon dioxide concentration was so high, the climate around the South Pole was nevertheless temperate, without ice masses.

The question to be answered now is to know what caused the climate to dramatically cool with ice sheets forming again after Antarctic’s warmer period. The answers are now a major challenge for the international climate research community.

Source : International scientific press, like Live Science.

Vues de la forêt primaire sur l’Ile de Vancouver au Canada

Photos: C. Grandpey

8 réflexions au sujet de « Une forêt tropicale en Antarctique! // A rainforest in Antarctica! »

  1. Bonjour Claude.

    J’ai une question à vous poser.
    Vous faites référence à la nuit polaire.
    Je ne suis pas très costaud en dérive des continents mais si l’Antarctique était si « chaude », quelle était sa position géographique il y a 100 millions d’années ? Pas au niveau du pôle sud actuel, mais certainement plus au nord vers des zones plus tempérées.
    Ceci plus l’effet de serre expliquerait ensuite des températures clémentes.

    Qu’en pensez vous ?

    Bonne journée.
    Frédéric.

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    1. Bonjour,
      Je n’ai pas accès à des cartes paléogéographiques détaillées mais au regard de celle proposée pour le Crétacé https://fr.wikipedia.org/wiki/Cr%C3%A9tac%C3%A9#/media/Fichier:LateCretaceousMap.jpg
      et après avoir repéré le glacier de Pine Island sur une carte de l’Antarctique https://fr.wikipedia.org/wiki/Glacier_de_l%27%C3%AEle_du_Pin
      on a quand même l’impression que le secteur étudié était très proche du pôle sud: Environ 70-80°.
      Il y a donc possibilité, si les températures sont favorables, que des écosystèmes forestiers puissent se développer malgré une nuit polaire qui dure plusieurs mois.
      Cela est confirmé par des découvertes de forêts basses fossiles datant de 2,6 à 3 millions d’années (la position des continents n’a que très peu bougée depuis) au nord de l’île de Baffin (île Bylot) par 73° de latitude nord!
      https://www.quebecscience.qc.ca/environnement/des-forets-dans-le-tres-grand-nord/

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      1. Bonjour, et merci pour ce commentaire et vos remarques très pertinentes concernant le développement des écosystèmes en dépit de la longue nuit polaire.
        Très cordialement,
        Claude Grandpey

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    2. Bonjour Frédox,
      Voici une animation qui montre l’évolution du globe depuis la Pangée. On vit a quel moment l’Antarctique est devenue une terre de glace. En complément, je vous invite à lire le commentaire suivant (Thierry Delval) sur ce même sujet.
      Amitiés,
      Claude Grandpey

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  2. Merci à vous deux.
    Effectivement l’Antarctique n’a semble-t-il pas beaucoup bougé.
    Reste la question de Claude sur le refroidissement spectaculaire et la baisse drastique du CO2 atmosphérique.
    Le chimiste que je suis coince là dessus…
    Dissolution dans l’eau de mer ?
    Piégeage massif du CO2 par les forêts et les massifs coralliens ?
    Je sèche 🙂

    Amitiés.
    Frédéric

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  3. Bonjour,
    Je reviens vers vous à propos de ce refroidissement spectaculaire survenu en Antarctique depuis le climat tropical (!) d’ il y a 90 millions d’années au climat glacial actuel.
    Le temps long du confinement aidant, je me suis un peu étalé dans les explications….J’espère que ça n’occupera pas trop de place sur le site…. Et je vois que les figures ne sont pas passées mais elles sont dans les articles dont les liens sont indiquées.

    D’après mes lectures, l’explication est (comme souvent) multifactorielle :

    1)La tectonique des plaques semble avoir joué un rôle important il y a 34 millions d’années lorsque l’Amérique du sud s’est séparée de l’Antarctique créant le détroit de Drake entre ces 2 continents. Cette nouvelle géographie permet la formation d’un courant océanique circulant dans le sens horaire autour de l’Antarctique. Ce courant, toujours actif aujourd’hui, est connu sous le nom de courant circumpolaire antarctique . Il a pour effet de refroidir l’Antarctique en l’isolant des eaux chaudes provenant des tropiques. Le climat, devient donc localement plus froid et il semblerait que le glacier antarctique soit justement né vers cette date…

    Voir https://www.universalis.fr/encyclopedie/formation-de-la-calotte-antarctique/ pour ce paragraphe ci dessus.

    2) A l’effet de la tectonique des plaques s’est ajoutée la diminution progressive de la concentration atmosphérique en CO2 qui a abaissé la température jusqu’à un seuil au-delà duquel la calotte polaire s’est développée il y a environ 35 millions d’années.

    Figure 4. RCO2 au cours des 600 derniers milions d’années

    D’après Berner, Science, 1997.
    Le graphique ci dessus est tiré de l’article suivant : https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/td-carbone1.xml . RCO2 représente le rapport entre le taux atmosphérique de C02 et 300 ppm (= la concentration pré industrielle du CO2). On voit que la marge d’erreur est importante mais avec la fourchette haute, les 1500 ppm environ évoqués dans l’article publié par Claude Grandpey dans son blog sont présents.
    Cette teneur importante de l’atmosphère en CO2 serait due à une forte émission d’origine volcanique notamment ( mais pas que) par des dorsales très actives à l’époque Crétacé en raison de l’éclatement de la Pangée qui regroupait préalablement tous les continents à la limite Primaire-Secondaire il y a 250 millions d’années.
    L’activité volcanique océanique s’est calmée à l’ère Tertiaire. Selon le cycle du carbone ( voir ci dessous, tiré de http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/cycle.carbone.html ), au fil des millions d’années, la formation des roches calcaires ( et charbon/pétrole/gaz) prélève donc peu à peu du CO2 à l’atmosphère et à l’océan d’où cette baisse assez régulière de CO2 atmosphérique qu’on observe depuis le Crétacé.

    J’en reviens donc au seuil de température en dessous de laquelle, la neige puis la glace va commencer à s’accumuler sur une surface géographique croissante grâce à …
    3) L’effet albédo ( voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Alb%C3%A9do ) :
    La neige, blanche, renvoie vers l’espace l’énergie solaire ce qui refroidit davantage la région enneigée , la température baisse encore d’où des surfaces enneigées croissantes et ainsi de suite, c’est une RETROACTION POSITIVE (= effet boule de neige, c’est le cas de le dire!) , la neige ne fondant plus l’été, se transforme peu à peu en glace…..Une calotte glaciaire se forme…
    4) Un quatrième événement doit être évoqué : La formation de nombreuses chaînes de montagne depuis 40 millions d’années ( de l’Himalaya jusqu’aux Alpes!) renforce la diminution de la teneur en CO2 atmosphérique par un processus d’altération chimique de certains minéraux. En effet, ces nouveaux reliefs sont soumis à l’érosion ce qui expose en surface de nombreux minéraux silicatées (ex, le plus abondant d’entre eux, le feldspath) dont l’altération consomme du CO2 ! Voir l’article ci dessous :
    https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/himalaya-pompe-co2.xml

    Bref, il y a 35-40 millions d’années, tout semblait réuni pour que l’Antarctique bascule vers son paysage actuel….
    On peut aussi remarquer qu’à cette échelle de temps (dizaine voire centaine de MILLIONS d’années), la tectonique des plaques associée au cycle géochimique du carbone joue le rôle principal pour expliquer l’évolution climatique.
    Ce n’est pas le cas pour les alternances glaciaires/interglaciaires (dizaine à centaine de MILLIERS d’années) de notre « petit Quaternaire » qui sont régies par les échanges de CO2 entre l’atmosphère, la biosphère et les océans et les variations d’insolation selon les cycles de Milankovitch.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Param%C3%A8tres_de_Milankovi%C4%87

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