Selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la planète devrait diminuer ses émissions de gaz à effet de serre de 45 % d’ici à 2030 et atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. Ces conditions permettraient d’atteindre l’objectif fixé par les accords de Paris : limiter la hausse des températures à 1,5°C. Or, la fonte du permafrost pourrait bien venir compromettre cet objectif. En effet, la libération de méthane et de dioxyde de carbone prisonniers des glaces aggraverait la hausse des températures. Comment aborder ce phénomène, ses causes, mais aussi ses conséquences qui préoccupent tant les scientifiques ?

Une illustration actuelle et future du dérèglement climatique

Le permafrost expliqué en quelques mots

Le permafrost, ou pergélisol en français est le terme scientifique employé pour décrire un sol qui a pour particularité de rester gelé pendant plus de deux années consécutives. Ce sol est composé d’une couche de terre, de roche ou de sédiments emprisonnée dans des microlentilles de glace ou dans un gros volume de glace pure. Son épaisseur peut aller de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres.

Ces sols se situent dans les zones les plus froides du globe : en Russie, en Alaska, mais aussi au Canada. Ils couvrent 25 % des terres de l’hémisphère Nord.

Carte des zones du globe constamment gelées. — Le permafrost, ce sol constamment gelé se situe aux hautes latitudes, principalement en Russie, en Alaska et au Canada. Crédit photo : NASA Earth Observatory

La fonte du pergélisol, conséquence de la hausse des températures

Habituellement, le permafrost est protégé par une couche épaisse de 4 mètres de terre et de matière végétale. Celle-ci gèle en hiver et fond en été. Elle agit ainsi comme une couche protectrice et régule la température du permafrost, le maintenant au-dessous du seuil de 0 °C. Cependant, au printemps 2018, une équipe de chercheurs de la station de recherche de Tcherski, dirigée par l’écologue Sergueï Zimov, a découvert que la terre proche de la surface n’avait pas du tout gelé pendant la longue et sombre nuit polaire. À la venue de l’été, le pergélisol n’a donc pas pu bénéficier de cette couche le protégeant des fortes chaleurs.

Le GIEC avait annoncé le début de la fonte de ce sous-sol gelé aux alentours de 2090. Or, un groupe de chercheurs de l’université d’Alaska Fairbanks a récemment découvert que le phénomène avait déjà débuté dans les îles arctiques du Canada, 70 ans plus tôt que prévu. Cela s’explique par des étés anormalement chauds entre 2003 et 2016. Les scientifiques, comme Louise Farquharson, géologue spécialiste de l’Arctique, ne pensaient pas que les températures élevées de l’air impacteraient autant le pergélisol.

Les impacts d’une disparition du permafrost

Des dégâts matériels et des paysages transformés

Beaucoup de maisons et d’infrastructures sont construites sur des sols gelés. Autrefois, cela ne posait aucun problème, car le sol était dur et stable. Avec la fonte du permafrost, celui-ci devient de plus en plus instable. De nombreux propriétaires se voient donc dans l’obligation de quitter leur domicile qui risque de s’effondrer. L’exemple le plus parlant est sans doute celui de la ville de Norilsk, située dans le nord de la Russie. En 2016, 60 % des immeubles étaient déformés par le phénomène.

Les régions du Grand Nord sont des zones au climat hostile où peu de personnes s’aventurent. La fonte du permafrost affecterait donc des territoires peu habités et est surtout symbolisée par des trous et des effondrements de terrain en rase campagne.

Le dépression géante de Batagaika en Sibérie : témoin de la fonte du permafrost

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La zone beige située au centre de cette image, prise par le satellite Landsat de la NASA, représente une dépression de 1 kilomètre de long et 80 mètres de profondeur. Il a été découvert près de la ville russe de Batagaï, en Russie et ne cesse de s’agrandir. La fonte du permafrost a tout simplement provoqué un affaissement du sol.

Dans un rapport publié en 2009 par Greenpeace, les entreprises russes dépensaient jusqu’à 1.3 milliards pour réparer les dégâts causés par le dégel du permafrost sur les immeubles, ponts et infrastructures pétrolières. Malheureusement les conséquences de la fonte du pergélisol ne se limitent pas aux pôles. En effet, de nombreuses autres régions du monde sont impactées par le phénomène, notamment les environnements montagnards des latitudes moyennes.

« La quantité de CO2 piégée dans le permafrost équivaudrait à 4 fois celle que les activités humaines ont émise depuis le milieu du XIXème siècle. » PAR Le giec

Photo illustrant les sols gelés de l’Arctique. — Les hautes latitudes et les milieux montagnards sont touchés par la fonte du pergélisol, à cause de la hausse des températures mondiales. Crédit photo : Pixabay

Une augmentation des émissions de gaz à effet de serre

Le permafrost est un véritable réservoir de dioxyde de carbone (CO2 ) et de méthane (CH4). Selon le GIEC, sur une période de 100 ans, l’impact du méthane serait 28 fois plus élevé que celui du CO2. La fonte du pergélisol entraînerait inévitablement la libération de ces gaz à effet de serre dans l’atmosphère ce qui aggraverait le réchauffement climatique. En 2009, le GIEC rapportait que le permafrost des régions arctiques contenait entre 1460 et 1600 milliards de tonnes de carbone organique. Pour avoir un ordre d’idée, cette quantité de CO2 piégée sous la glace équivaudrait à quatre fois celle que les activités humaines ont émise depuis le milieu du XIXe siècle. Plus récemment, une autre étude a été menée sur 405 sites par le chercheur Gustaf Hugelius de l’Université de Stockholm. Ses forages sur le terrain lui auraient permis d’estimer la quantité de carbone emprisonnée à 1.894 milliards de tonnes, soit 13 % de plus que l’étude précédente.

En fondant, le permafrost laisse le champ libre aux microbes et bactéries. Ceux-ci se mettent à grignoter la matière organique et végétale qui compose les sols fraîchement dégelés. Ils dégradent puis transforment cette matière, jusque-là inaccessible, en carbone organique et méthane.

Le cercle vicieux se dessine peu à peu. Plus la terre se réchauffe, plus le permafrost fond, libérant ainsi de grandes quantités de gaz à effet de serre et plus la planète se réchauffe. C’est que les scientifiques nomment boucle de rétroaction, ce qui peut conduire à un emballement du réchauffement climatique.

Photo du permafrost réalisée par un drone. — Le permafrost renferme du dioxyde de carbone (CO2 ) et du méthane (CH4) : de puissants gaz à effet de serre. Crédit photo : Pixabay

Une menace sanitaire

Un réservoir de mercure

De 2004 à 2012, l’hydrologue américain de l’US Geological Survey, Paul Schuster et son équipe ont recueilli plus de 13 échantillons de carottes de glace en Alaska. Les résultats de leurs mesures montrent que le pergélisol de l’Arctique contiendrait environ 56 millions de litres de mercure, soit le double de la quantité de mercure présente dans les océans, l’atmosphère et toutes les autres composantes terrestres combinées. Il est peu probable que ce mercure reste prisonnier des glaces. Le risque est qu’il se propage dans l’eau et l’air, contaminant d’abord la faune et la flore avant qu’il impacte toute la chaîne alimentaire. Le mercure peut impacter la santé des enfants tout comme celle des adultes, notamment au niveau du cerveau, du système immunitaire et du cœur.

Des bactéries et virus en sommeil dans le sous-sol gelé

Le pergélisol renferme également de nombreux virus et bactéries, vieux de plusieurs centaines de milliers d’années. Ces virus pourraient alors refaire surface et contaminer les êtres vivants se trouvant à proximité. En 2016, dans le nord de la Sibérie, des centaines de rennes sont morts sans aucune raison apparente. Puis, une vingtaine d’enfants sont tombés malades, l’un d’entre eux est même décédé. Tous ont été contaminés par une bactérie appelée bacille du charbon, responsable de la maladie du charbon. Celle-ci avait disparu depuis les années 40. En fondant, le permafrost a libéré la carcasse d’un renne, mort de cette bactérie des années auparavant. Une fois à l’air libre, elle a contaminé certains animaux et humains de passage.

Des chercheurs ont même trouvé des virus vieux de dizaines de milliers d’années comme le mollivirus, en 2015. Celui-ci, retrouvé en Sibérie par Jean-Michel Claverie, virologue et spécialiste de génomique, est le quatrième « virus géant » découvert dans le monde. Le mollivirus, ou virus mou, est vieux de 30 000 ans et n’existe plus sur Terre aujourd’hui. Ces vieux virus ne représentent, à priori, pas de risques pathogènes pour l’homme, mais rien n’exclut que des virus mortels ne soient enfouis dans le permafrost.

Au vu du danger que représente la fonte du pergélisol, il serait recommandé de déserter les zones où se situe le permafrost. C’est pourtant l’inverse qui est en train de se produire. Les hautes latitudes se réchauffent et offrent un climat de plus en plus clément. De surcroît, ces zones regorgent de ressources naturelles comme le pétrole, le gaz et les minerais. Attirées par le potentiel économique de ces régions, de plus en plus d’industriels et d’ouvriers s’y installent, souvent aux dépens de leur santé.

Vidéo expliquant les conséquences de la fonte du permafrost pour l’humanité.
Crédit vidéo : Le Monde

La fonte du permafrost engendrée par le réchauffement climatique a déjà commencé, bien plus tôt que ce que les scientifiques le prévoyaient. La disparition de ce sol gelé n’est pas porteuse de bonnes nouvelles. Effondrement des constructions et infrastructures, émissions colossales de gaz à effet de serre, libération de mercure, de virus et de bactéries potentiellement dangereux. Préserver le permafrost constitue donc un enjeu environnemental, de santé publique et de lutte contre l’aggravation du réchauffement climatique.

Pour Sergueï Zimov, écologue de formation qui dirige la station de recherche à Tcherski, la réintroduction de troupeaux de bisons, chevaux et rennes pourrait contribuer au maintien du permafrost. Cette initiative a pris le nom de « Projet Pleistocene ». Suite à leur disparition, la toundra, la mousse et les forêts ont remplacé les herbages secs et riches dont ils se nourrissaient. Or, les prairies, en particulier lorsqu’elles sont enneigées, réfléchissent davantage la lumière du soleil que les forêts, plus sombres. Les herbivores tassent la neige profonde, laissant la chaleur s’échapper du sol. Ces deux phénomènes permettaient de maintenir le sous-sol gelé.

RETENEZ…

Le permafrost ou pergélisol est un terme qui désigne un sol dont la température se maintient en dessous de 0°C pendant plus de 2 années consécutives.
Sa fonte est une conséquence de la hausse des températures mondiales dans le cadre du réchauffement climatique.
En fondant le permafrost libère du dioxyde de carbone et du méthane : deux puissants gaz à effet de serre qui pourraient conduire à un emballement du réchauffement climatique.
Le dégel du pergélisol représente une menace pour les constructions et la santé humaines.

La Lune est un Fragment de la Terre : une Naissance Explosive

PLANÈTE INSOLITE

Amélie LETY

-

20 septembre 2021

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La Lune est un Fragment de la Terre : une Naissance Explosive

Unique satellite naturel permanent de la Terre, l’origine de la Lune est une question passionnante lorsqu’on s’intéresse à la formation de l’Univers. Cet astre fait partie de notre quotidien. Il est pour beaucoup d’entre nous un corps céleste à part entière avec sa propre histoire, bien loin de notre Planète Bleue. Pourtant, la Lune est un fragment de la Terre, selon l’hypothèse de l’impact géant émise en 1970 par l’américain William K. Hartmann. L’étude de la composition des roches lunaires à la suite de la conquête de la Lune a ouvert de nouveaux scénarios de collisions. Quelle que soit l’hypothèse imaginée, la Lune est un objet céleste indispensable à la vie terrestre.

La théorie de la collision géante : l’hypothèse de départ

Depuis les années 70, la théorie dominante des astronomes pour expliquer la formation de la Lune est celle de l’impact géant. Selon cette théorie, un gros impacteur serait venu s’écraser sur la Terre il y a environ 4 milliards d’années, quelque temps après sa formation. Il s’agirait d’une petite planète de la taille de Mars, d’environ 6 500 km de diamètre, soit à peu près la moitié de la taille de la Terre. Les chercheurs l’ont baptisé Théia en souvenir de la divinité grecque du même nom, mère d’Hélios – le Soleil – et de Séléné – la Lune.

L’impact aurait arraché une partie du manteau terrestre et conduit à la fragmentation complète de Théia. Le corps céleste se serait entièrement vaporisé pour donner naissance à un nuage de gaz et de débris, enrichi de matériaux arrachés à la Terre. Les roches vaporisées se seraient ensuite condensées en orbite autour de la Terre, avant de former par accrétion un corps solide : la Lune.

Demi-lune visible par temps degage depuis la Terre — La Lune, visible depuis la Terre, est son unique satellite naturel. Crédit photo : John Brighenti via Flickr

D’après ce scénario, la composition chimique de la Lune devrait légèrement différer de celle de la Terre, car la majorité des roches de notre satellite provenait du matériau initial de Théia. Ainsi, la Lune serait composée à 80 % de Théia et à 20 % de matériel arraché à la Terre.

Or, on sait que la Lune et la Terre possèdent des propriétés chimiques identiques. Ce qui met à mal l’hypothèse de l’impact géant.

L’analyse des roches lunaires : preuve que la Lune est un fragment de la Terre

Dans le cadre de la mission Apollo 15 en 1971, les astronautes de la NASA James Irwin et David Scott ont rapporté des échantillons du sol lunaire sur Terre. Leurs analyses ont révolutionné les sciences planétaires. Elles ont notamment permis de déterminer la composition minéralogique de la Lune et son mode de formation.

Sans le savoir, ils ont également rapporté la plus célèbre de toutes les roches collectées sur la Lune : “Genesis Rock”, un bloc rocheux de 270 grammes. L’analyse de cette pierre indique un âge d’environ 4,1 milliards d’années, ce qui correspond au début de la formation du Système Solaire. La Lune s’est donc formée peu de temps après la formation de la Terre. D’autres expéditions ont également permis de rapporter des échantillons de poussières et d’étudier plus en détail la nature minéralogique de la surface lunaire.

Les analyses des roches lunaires prouvent que la Lune est un fragment de la Terre — Roche lunaire rapportée par les astronautes lors de la mission Apollo 15, exposée au musée technique Speyer, en Allemagne. Crédit photo : Pascal sur Flickr (domaine public)

Les analyses des roches lunaires effectuées depuis les années 1970 jusqu’à nos jours prouvent que les compositions chimiques de la Terre et de la Lune sont assez proches :

Le fer représente 30 % de la masse de la Terre contre seulement 10 % de celle de notre satellite. Lors de la collision, la plupart du fer de la Terre s’était déjà rassemblé dans son noyau.
La Terre est aussi plus riche en éléments volatils comme le potassium et l’eau. En effet, la Lune a perdu ces éléments lors de la phase de condensation des matériaux à la suite de l’impact du géocroiseur.
Les compositions des manteaux de la Terre et de la Lune sont identiques au niveau de certains isotopes comme l’oxygène, le chrome, le titane, le tungstène et le silicium. Seule une faible partie des météorites est constituée d’autant de titane. De même, le niveau identique en oxygène indique une origine commune.

Face à ces similitudes inattendues de composition chimique, les chercheurs ont déduit que la très grande majorité de la Lune est faite de matériaux issus du manteau de la Terre. La théorie de Théia n’est donc pas totalement satisfaisante pour expliquer la formation de la Lune.

L’analyse des roches lunaires a remis en question le modèle selon lequel la Lune est formée principalement par des matériaux issus de Théia. D’autre part, les similitudes dans la composition des manteaux de la Terre et de la Lune valident la théorie de la collision. Selon des chercheurs de l’université de Yale, ce sont les conditions initiales de la collision géante qui seraient erronées.

NÉE DE LA COLLISION AVEC L’IMPACTEUR THÉIA, LA LUNE A UNE COMPOSITION MINÉRALOGIQUE QUASI IDENTIQUE À CELLE DE NOTRE PLANÈTE

De nouvelles hypothèses pour l’impact géant

Des roches fondues arrachées du manteau terrestre

Les chercheurs considèrent de nouvelles découvertes qui viennent compléter la théorie de l’impact géant. Natsuki Hosono, de l’institut de recherche RIKEN au Japon et Shun-ichiro Karato, de l’université de Yale ont formulé de nouvelles hypothèses.

D’après eux, lorsque Théia – objet impactant solide – est entré en contact avec la proto-Terre, celle-ci était encore couverte d’un océan de magma chaud. Il y a des millions d’années, après la formation du soleil, c’était le cas pour la plupart des planètes telluriques tout juste formées.

Sous l’effet de l’impact, la température du magma terrestre aurait fortement augmenté, bien plus que la surface solide de Théia. Les roches terrestres en fusion auraient alors été propulsées dans l’espace, elles se seraient agglomérées avec le temps avant de se refroidir pour former la Lune. Notre astre se serait donc formé à partir du magma de la Terre primitive.

Selon ce modèle, 80 % de la Lune provient de matériaux terrestres et non pas de l’impacteur Théia, ce qui diffère considérablement de l’hypothèse de départ.

La taille de l’impacteur Théia

Théia a laissé une empreinte chimique dans la Terre, plus ou moins importante selon sa taille. Une équipe de l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) et de l’École polytechnique fédérale de Lausanne a effectué plus de deux millions de simulations. Ces chercheurs ont voulu déterminer celle qui reproduirait au mieux le manteau terrestre. Ils ont fait varier la masse de Théia, mais aussi le degré de fusion de la Terre ou encore la profondeur de pénétration de l’impacteur dans le manteau terrestre.

Pour cela, les scientifiques ont envisagé deux scénarios opposés afin d’expliquer la formation de la Lune :

La fusion de deux demi-Terres. Des astres de même taille seraient entrés en collision, formant un disque de débris mixtes qui seraient à l’origine du système Terre-Lune. Les astres résultant de cette fusion seraient donc de même nature.
Le choc avec un petit projectile. Au contraire, avec cette hypothèse la masse de Théia ne représenterait qu’une petite partie de celle de la Terre et aurait heurté notre planète à très grande vitesse.

Cependant, le premier scénario comporte encore quelques inexactitudes. Un impacteur légèrement plus lourd que Mars engendre à chaque simulation un manteau terrestre trop enrichi en métaux comme le nickel ou le cobalt. La taille attribuée à Théia dans l’hypothèse initiale de l’impact géant apparaît donc en contradiction avec les similarités chimiques des roches lunaires et terrestres.

Un impacteur plus petit que Mars percute la Terre et entraine la formation de la Lune — Selon les dernières simulations, la Terre aurait été impactée par un projectile plus petit que la planète Mars. Crédit média : Don Davis (NASA) pour Wikimedia Commons.

La Lune se serait donc formée à la suite d’une collision avec un impacteur plus petit que Mars. Selon cette hypothèse, le manteau de la Lune est tel que nous le connaissons aujourd’hui, chimiquement identique à celui de la Terre.

Depuis sa naissance, la Lune aurait joué un rôle déterminant dans l’évolution de la vie sur Terre. Sans la formation de la Lune, la vie n’aurait pas existé sur notre planète, ou du moins pas sous la forme que nous lui connaissons actuellement. En effet, l’impacteur qui a créé la Lune pourrait être celui qui a apporté des composés chimiques essentiels à la vie sur Terre.

RETENEZ…

La Lune est née de la collision entre la Terre et un impacteur appelé Théia, il y a environ 4 milliards d’années.
L’étude des roches lunaires a prouvé que la Terre et la Lune ont des compositions minéralogiques quasi identiques.
Les chercheurs ont formulé de nouvelles hypothèses pour l’impact géant : Théia était de plus petite taille que Mars ; la Lune se serait formée à partir du magma de la Terre primitive.

Les Différents Types de Nuages : Comment les Reconnaître ?

TERRA COGNITA

Frédéric CANET

-

12 septembre 2021

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Les Différents Types de Nuages : Comment les Reconnaître ?

Qui n’a jamais rêvé en regardant les nuages défiler dans le ciel ? Nous les scrutons régulièrement pour découvrir la forme d’un animal imaginaire ou pour prédire le temps à venir. Leur évocation est souvent poétique, mais, d’un point de vue scientifique, c’est un phénomène météorologique complexe et fascinant. Les moyens techniques modernes permettent de les étudier avec précision tout en appréciant leur influence sur nos différents climats. Ils conservent pourtant une large part de mystère. Alors qu’est-ce qu’un nuage et comment se forme-t-il ? Comment les spécialistes organisent-ils la classification des différents types de nuages ? Gardez les pieds sur terre quelques instants, ce guide va éclaircir votre horizon.

La composition des nuages

Pour Aristote, les nuages sont des phénomènes célestes créés par les quatre éléments. Au Moyen-Âge, on les appelle nues et ils revêtent alors un caractère divin. Puis, au XIII^e siècle, des encyclopédistes évoquent une matière composée d’air et d’eau. Ce n’est finalement qu’au XIX^e siècle qu’une définition scientifique est avancée.

Définir un nuage est effectivement compliqué, car sa nature est changeante et insaisissable.

Il est constitué d’un amas de particules en suspension dans l’atmosphère terrestre : gouttelettes d’eau, cristaux de glace et aérosols, ainsi que de minuscules fragments d’origine naturelle ou provenant de l’activité humaine (poussières, fumées). Ces particules rendent visible la masse plus ou moins importante du nuage. Leur nature, leur taille et leur répartition, combinées à l’éclairage naturel, définissent également son aspect général.

Schéma des différentes couches de l'atmosphère. — Les nuages se forment principalement dans la troposphère, la couche la plus basse de l’atmosphère située entre 0 et 10 km. Crédit schéma : Jackie GERNÉ pour l’Odyssée de la Terre, Tous droits réservés, diffusion interdite.

D’apparence compacte, les nuages sont avant tout composés d’un énorme volume d’air contenant de la vapeur d’eau. Ils se situent principalement dans la troposphère, la couche la plus basse de l’atmosphère, comprise entre la surface terrestre et la stratosphère. Épaisse de huit à quinze kilomètres (selon la latitude et la saison), elle est le théâtre des phénomènes météorologiques et du cycle de l’eau.

La formation des nuages

La troposphère est composée d’azote et d’oxygène, mais également d’autres gaz en plus faible quantité et de corps solides en suspension (aérosols). Elle stocke pratiquement toute l’eau présente dans l’atmosphère sous forme liquide, solide et surtout gazeuse. Il s’agit effectivement de la vapeur d’eau provenant de l’évapotranspiration des végétaux et de l’évaporation de l’eau présente à la surface terrestre.

La troposphère présente deux phénomènes favorisant l’apparition des nébulosités : la baisse régulière de la température avec l’altitude et la convection thermique provoquant des mouvements d’air verticaux (l’air chaud léger monte, tandis que l’air froid, plus dense, descend).

Schéma du cycle de l'eau. — Le cycle de l’eau et la formation des nuages. Crédit schéma : Jackie GERNÉ pour l’Odyssée de la Terre, Tous droits réservés, diffusion interdite.

La condensation de la vapeur d’eau

La formation d’un nuage découle de la condensation de la vapeur d’eau contenue dans une masse d’air se refroidissant. De l’état gazeux invisible, la vapeur d’eau passe alors à l’état solide ou liquide visible. La présence d’aérosols favorise ce changement d’état. Ils jouent le rôle de noyaux de condensation (ou de congélation) sur lesquels la vapeur d’eau se dépose pour former des gouttelettes (ou des cristaux de glace). Sous l’action de processus microphysiques, ces fines particules se regroupent peu à peu pour former une masse nuageuse.

Plusieurs mécanismes peuvent provoquer le refroidissement d’une masse d’air dans la troposphère et, par conséquent, l’apparition de formations nuageuses.

La convection atmosphérique

La convection est un processus thermodynamique produisant des nuages très étendus verticalement et de faible surface horizontale. Au contact d’une surface réchauffée par le soleil, une masse d’air se réchauffe à son tour et se charge en vapeur d’eau. En effet, plus l’air est chaud, plus il contient de vapeur d’eau et plus il perd en densité. Plus léger, il s’élève dans la troposphère et se refroidit avec l’altitude, déclenchant ainsi la condensation de la vapeur d’eau et l’apparition de nuages.

Le soulèvement orographique et frontal

Le soulèvement orographique génère également des nuages. À l’approche d’un relief, une masse d’air poussée par le vent prend progressivement de l’altitude en remontant la pente. Cela enclenche le processus de condensation de la vapeur d’eau qu’elle contient, ennuageant alors le versant exposé au vent.

Le mouvement ascendant peut également provenir de la rencontre frontale de deux masses d’air de températures différentes. L’air chaud s’élève alors au-dessus de l’air froid, se refroidit et provoque l’apparition d’une couverture nuageuse le long du front de la perturbation.

Schéma du soulèvement orographique. — Le soulèvement orographique (flèche) génère des nuages à proximité des reliefs. Crédit schéma : Jackie GERNÉ pour l’Odyssée de la Terre, Tous droits réservés, diffusion interdite.

Le refroidissement par la base

Le dernier mécanisme favorisant la création des nuages est le refroidissement au contact d’une surface plus froide. Ainsi, une masse d’air doux circulant au-dessus d’une étendue froide conduira à l’apparition de nuages bas ou de brouillard.

La dissipation des masses nuageuses

Inversement aux processus précédents, les nuages se dissipent lorsque la masse d’air se réchauffe. On assiste alors à l’évaporation des gouttelettes et cristaux de glace. En retournant à l’état gazeux, ils réduisent progressivement la masse nuageuse visible.

Les nuages perdent également une partie de leur volume sous forme de précipitations. Les particules d’eau et de glace peuvent effectivement grossir et s’agglomérer. Elles finissent par tomber sous l’effet de la gravité en donnant pluie, neige ou grêle.

La classification des différents types de nuages

Les scientifiques se penchent réellement sur l’étude des nuages à partir du XIXe siècle. La première classification date ainsi de 1802 avec l’Annuaire météorologique pour l’an X de la République française du naturaliste français Jean-Baptiste de Lamarck. L’année suivante, Luke Howard, pharmacien anglais passionné de météorologie, publie On the modifications of clouds. Il propose alors une nomenclature basée sur des termes latins pour faciliter les échanges internationaux entre météorologistes.

Le véritable tournant est la publication de l’Atlas international des nuages en 1896 par trois météorologues : le Suédois Hildebrand Hildebrandsson, le Suisse Riggenbach et le Français Teisserenc de Bort. Cet ouvrage enrichit les recherches d’Howard et propose la classification qui fait toujours autorité. Aidé par les progrès techniques, ce travail a fait l’objet de plusieurs révisions.

Les scientifiques ont défini une nomenclature précise et similaire à celle utilisée pour la faune et la flore. Elle prend en compte les principales caractéristiques des nuages : forme, structure, composition, aspect (couleur et opacité), volume, mode de formation, développement et altitude.

LE NUAGE EST UN MAILLON ESSENTIEL DU CYCLE DE L’EAU ET DES PHÉNOMÈNES QUI RÉGISSENT LA RÉPARTITION DES RESSOURCES HYDRIQUES SUR LA TERRE.

Les 10 principaux types de nuages

Le premier niveau de la classification présente dix genres ou groupes principaux (un nuage ne peut appartenir qu’à une seule de ces catégories). Ils sont définis selon les caractéristiques générales des nébulosités.

Mais plusieurs écoles s’opposent quant au mode de classement des différents types de nuages. Certains météorologues optent pour une classification troposphérique (selon l’altitude de leur base) et d’autres réclament une nomenclature pratique basée sur leur mode de formation (nuages en amas et nuages en voile ou couche).

La place des nuages dans le cycle de l'eau — Le nuage est un maillon essentiel du cycle de l’eau. Crédit photo : Illustration de Toony [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons

Les genres principaux

Trois genres principaux se dégagent de la classification officielle tirée de l’Atlas international des nuages. Il s’agit des trois formes caractéristiques observées très fréquemment sur l’ensemble du globe.

Le cirrus est un nuage élevé provenant du soulèvement frontal d’une vaste masse d’air chaud. Il annonce généralement une dégradation des conditions météorologiques. Minces, blancs et essentiellement transparents, ses filaments lui valent le surnom de cheveux d’ange. Les éléments isolés peuvent également former des bancs nuageux. Composé de cristaux de glace petits et clairsemés, le cirrus ne donne néanmoins aucune précipitation.

Les cirrus forment des filaments minces et blancs — Les cirrus sont des nuages élevés surnommés cheveux d’ange – Crédit photo : sergei_spas (photo libre de droits), via Pixabay

Le stratus apparaît à très basse altitude sous l’effet du refroidissement par la base d’une masse d’air. Sa texture présente un aspect grisâtre uniforme et faiblement translucide (la grisaille). Peu épais, il est composé de gouttelettes d’eau voire de petits cristaux de glace. De la brume ou du brouillard l’accompagne souvent. Il produit alors de la bruine (très fines gouttelettes) et de la neige en petits grains.

Les stratus presentent un aspect grisatre uniforme — Les stratus forment un couvert nuageux d’aspect grisâtre uniforme – Crédit photo : Lucas Garbarino [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Le cumulus présente une forme boursouflée facilement reconnaissable. Des bourgeonnements blancs et éclatants (chou-fleur ou mouton nuageux) surmontent sa base plane et sombre. Il s’étend verticalement depuis la basse altitude jusqu’à l’étage moyen de la troposphère. Il apparaît généralement après une perturbation et lorsque le soleil réchauffe à nouveau la surface terrestre. La convection atmosphérique crée alors un courant ascendant permettant à la vapeur d’eau de s’élever et de se condenser en altitude. Dans ce ciel de traîne caractéristique, le cumulus peut donner à son tour de la bruine ou des précipitations sous forme de fines particules de glace ou de neige.

Les cumulus présentent une forme boursouflée facilement reconnaissable — Les cumulus sont caractéristiques du ciel de traîne – Crédit photo : Linnaea Mallette [CC0 1.0]

Les genres intermédiaires

Les trois genres suivants présentent des caractéristiques intermédiaires et dérivées des formes principales.

Le cirrocumulus est un nuage élevé qui, à l’image du cirrus, se forme lors de la rencontre frontale de deux masses d’air de températures différentes. Il trahit donc une instabilité et nous informe de l’arrivée d’un front froid. Cette couche nuageuse très mince comprend de très petits composants agencés plus ou moins régulièrement. Il s’agit de cristaux de glace et de gouttelettes d’eau surfondues (forme liquide à une température négative). Le cirrocumulus ne donne cependant aucune précipitation.

Les cirrocumulus sont composes de petits elements agences plus ou moins regulierement — Les cirrocumulus forment une couche nuageuse très mince – Crédit photo : King of Hearts [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

Provenant du soulèvement d’une masse d’air chaude et humide, le cirrostratus annonce l’arrivée prochaine d’une dépression sans donner de précipitations. Il forme un voile translucide et blanchâtre pouvant masquer le ciel. D’aspect filamenteux ou complètement lisse, il provoque souvent un phénomène de halo lumineux au niveau du soleil. Installé dans l’étage supérieur de la troposphère, il est composé de petits cristaux de glace disposés sur une faible épaisseur.

Halo lumineux au niveau du soleil cree par des cirrostratus — Les cirrostratus forment un voile translucide et blanchâtre – Crédit photo : GerritR [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Le stratocumulus est un nuage bas composant des masses arrondies, grises et blanchâtres, alternant les parties sombres et plus claires. Il forme des alignements réguliers ou des vagues uniformes et lisses. Le stratocumulus provient de la convection atmosphérique. Cependant, son développement vertical est stoppé par une couche d’air stable. Il s’étale alors horizontalement sur de grandes surfaces. Ce type de nuage est essentiellement constitué de gouttes d’eau et de neige roulée (très petits fragments de glace arrondis). Il produit de rares précipitations sous forme de pluie faible, de bruine, de neige ou de particules de glace.

Les stratocumulus sont des nuages bas formant des vagues uniformes — Les stratocumulus s’étalent horizontalement sur de grandes surfaces – Crédit photo : Famartin [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Les genres dérivés

Les quatre derniers genres sont directement dérivés des cumulus et stratus.

Disposé à une altitude moyenne, l’altocumulus donne un aspect ondulé ou pommelé au ciel. Les petits nuages blancs ou gris, en forme de lamelles, de cylindres ou de boules, se regroupent plus ou moins densément. Ils contiennent des gouttelettes d’eau voire des cristaux de glace à très basse température. L’altocumulus apparaît avant un orage ou un changement de temps. Il dénote l’instabilité d’une masse d’air sous l’effet d’un soulèvement frontal ou orographique.

Ciel d'aspect pommele en raison de la presence d'altocumulus — Les altocumulus donnent un aspect pommelé au ciel – Crédit photo : John Robert McPherson [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

L’altostratus est un nuage de moyenne altitude pouvant déborder sur l’étage supérieur de la troposphère. Il résulte du soulèvement d’une masse d’air à l’approche d’une perturbation. Composé de cristaux de glace et de gouttelettes d’eau, il forme une couche nuageuse grise et homogène, très étendue, mais peu dense et translucide. Il s’accompagne généralement de précipitations sous forme de pluie ou de neige.

Les altostratus forment une couche nuageuse grise et homogene — Les altostratus se forment à moyenne altitude – Crédit photo : Famartin [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

La formation du nimbostratus découle également du soulèvement d’une masse d’air chaude et humide. Mais, contrairement aux altostratus, il présente une forte extension verticale sur plusieurs étages de la troposphère. Il produit un couvert nuageux gris, sombre et opaque, aux contours flous. Comprenant une grande concentration de gouttelettes d’eau, de flocons de neige et de cristaux de glace, il donne des précipitations modérées et continues sous forme de pluie ou de neige.

Couvert nuageux gris et opaque compose de nimbostratus — Les nimbostratus s’étendent sur plusieurs étages de la troposphère – Crédit photo : Ironpiping [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Le cumulonimbus ressemble à une montagne surmontée d’un gigantesque panache. Il présente la plus importante extension verticale (entre 5 et 12 km) et il peut s’étendre sur une surface de 5 à 15 km. Une forte convection atmosphérique – causée par le réchauffement rapide d’une masse d’air humide ou par la rencontre violente de deux masses d’air opposées – provoque son développement. Il est accompagné de turbulences et de phénomènes violents (orages, tornades, rafales, fortes averses). Isolé ou regroupé en une file continue, il est composé de gouttelettes, gouttes d’eau surfondue et cristaux de glace.

Les cumulonimbus ressemblent a une montagne surmontee d'un panache gigantesque — Les cumulonimbus sont accompagnés de phénomènes violents – Crédit photo : Tobias Hämmer [photo libre de droits], via Pixabay

Les sous-catégories de la classification internationale des nuages

Les nuages évoluent en permanence et ils peuvent revêtir une multitude d’aspects différents. Les météorologistes ont donc développé la classification afin de préciser ces variations. La nomenclature, inspirée de celle utilisée pour les animaux et les végétaux, comprend donc plusieurs sous-catégories (espèces, variétés et particularités) permettant d’affiner la description des genres principaux.

Ainsi, l’altocumulus lenticularis est une déclinaison du genre altocumulus présentant une forme lenticulaire caractéristique. À proximité d’un relief, ce nuage stationnaire prend la forme d’une lentille, d’une aile d’avion ou d’une soucoupe volante sous l’effet du soulèvement orographique le long du versant exposé au vent.

Un altocumulus lenticularis avec sa forme lenticulaire particuliere — L’altocumulus lenticularis est un nuage stationnaire avec une forme lenticulaire particulière – Crédit photo : sylvboisse [CC BY-SA 2.0], via Wikimedia Commons

Par ailleurs, les scientifiques ont recensé des éléments nuageux annexes et spéciaux comprenant de petites formations secondaires et des nuages provenant de phénomènes naturels ou de l’activité humaine.

Par exemple, le cirrus homogenitus est un nuage élevé du genre cirrus créé artificiellement par le passage d’un avion dans le ciel. La circulation des aéronefs modifie effectivement les propriétés de l’atmosphère et provoque des traînées de condensation s’étendant horizontalement dans leur sillage.

Trainees de condensation des avions formant des nuages (cirrus homogenitus) — Le cirrus homogenitus découle de l’activité humaine (traînées de condensation des avions) – Crédit photo : GerritR [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

Une connaissance essentielle

La connaissance des nuages est primordiale pour l’activité humaine dépendant des prévisions météorologiques.

D’une part, le nuage est un maillon essentiel du cycle de l’eau. Ce phénomène naturel se développe en circuit fermé entre la mer, le ciel et la terre. Sous l’effet du soleil, l’évaporation de l’eau présente à la surface terrestre provoque la formation de nuages. Ces derniers produisent des précipitations qui alimentent les nappes phréatiques souterraines puis les cours d’eau, les mers et les océans. Un nouveau cycle peut alors débuter.

D’autre part, les différents types de nuages aident à réguler la température ressentie à la surface de la Terre. Ils réfléchissent une partie du rayonnement solaire vers l’espace et ils constituent un écran protégeant notre planète des températures excessives. De plus, la couverture nuageuse permet de limiter les déperditions de chaleur. Elle participe à l’effet de serre naturel en renvoyant vers le sol une partie du rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre chauffée par le soleil.

Les météorologistes ont ainsi mis en évidence l’impact direct des formations nuageuses sur la répartition des ressources hydriques et sur la régulation de la température à l’échelle de notre planète. Mais, si l’étude des nuages est passionnante, elle est rendue complexe par leur perpétuelle évolution. La modélisation de ces structures s’avère ainsi particulièrement difficile et de nombreux mystères doivent encore être percés. Levez les yeux ! Les nuages n’ont pas fini de nous faire rêver.

RETENEZ…

Les nuages sont avant tout composés d’un énorme volume d’air contenant de la vapeur d’eau.

La troposphère présente deux phénomènes favorisant l’apparition des nuages : la baisse régulière de la température avec l’altitude et la convection thermique provoquant des mouvements d’air verticaux.

La classification des différents types de nuages comporte dix genres principaux et de nombreuses sous-catégories permettant d’affiner la description de ces phénomènes en perpétuelle évolution.

Les nuages ont un impact direct sur la répartition des ressources hydriques et sur la régulation de la température à l’échelle de notre planète.

Les Aurores Polaires : des Joyaux Magnétiques

TERRA COGNITA

Bernadette MARQUES

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9 septembre 2021

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Les Aurores Polaires : des Joyaux Magnétiques

Les aurores polaires constituent une représentation de l’impact de l’activité du Soleil sur la Terre. Ce phénomène lumineux, aussi appelé lueur polaire, s’observe généralement aux pôles de notre planète. Elle est de deux sortes et nommée différemment en fonction de son emplacement. On parle d’aurore australe quand elle est aperçue dans l’hémisphère Sud. A contrario, l’aurore boréale se manifeste dans l’hémisphère Nord. Le scientifique et astronome Galilée a donné à cette dernière le nom latin d’aurora borealis. Aurora signifie « lever du jour » et donne son nom à la déesse romaine de l’aube. Borealis fait référence au Boreas, le vent du Nord. Impressionnantes, les aurores polaires arborent des couleurs chatoyantes et certaines conditions doivent être réunies pour les apercevoir. Découverte.

Un spectacle majestueux dû à la rencontre d’atomes

Les aurores polaires sont le fruit de la conjonction du vent solaire et de l’éjection de masse coronale (EMC) avec le champ magnétique terrestre (magnétosphère). Explications.

Le Soleil, l’étoile la plus proche de la Terre, est une boule de gaz lumineuse, constituée de particules chargées d’électricité. Cette boule de plasma est soumise à une fluctuation d’énergie à sa surface. Elle engendre une libération soudaine d’énergie. Celle-ci expulse ainsi des ions, des protons et des électrons. Ces particules chargées électriquement s’approchent de la Terre sous la forme de vent solaire. Ce flux de particules chargées s’intensifie lors des éruptions solaires. Celles-ci appelées aussi les tempêtes solaires sont une libération soudaine et puissante d’énergie.

En observant la surface solaire, nous apercevons des zones sombres, les tâches solaires. Elles apparaissent à la surface du Soleil au cours de phases d’activités plus intenses. En effet, dans ces régions, la température est inférieure à celle du reste de la surface et le champ magnétique très intense. Ce sont le lieu des éruptions solaires, qui se produisent lorsqu’une grande quantité d’énergie est soudainement relâchée. Un arc magnétique se produit entre deux tâches et crée une protubérance. Quand le champ magnétique devient instable, l’arc se déchire et on assiste à une éjection de masse coronale (bulle de plasma) .

La rencontre du vent solaire et du champ magnetique terrestre — Le vent solaire se dirige vers la Terre et est dévié par la magnétosphère. Aux niveau des pôles, le bouclier terrestre est plus fin et laisse passer des particules libérées par le Soleil. Crédit photo : ©Shutterstock, Par VectorMine, Tous droits réservés.

En tournant sur lui-même, le noyau métallique de la Terre crée un champ magnétique. Ce dernier est similaire à l’action de la force provenant d’un aimant. Ce phénomène entoure notre planète et nous protège des particules libérées par le Soleil. Sa zone de couverture, que nous matérialisons par des lignes constitue la magnétosphère.Toutefois, aux deux pôles magnétiques de cette zone, le bouclier terrestre est plus fin. Ainsi, des particules solaires plongent dans l’atmosphère terrestre, entraînant des réactions chimiques.

Le phenomene des lumieres d’une aurore qui se pare de differentes couleurs — Lumières d’aurore de différentes couleurs. Crédit photo : ©Shutterstock, Par photography in india, Tous droits réservés.

Une aurore polaire présente un spectacle de différentes couleurs liées à une collision. Celle de l’oxygène et de l’azote, présents dans la couche supérieure de l’atmosphère terrestre, et des particules chargées électriquement provenant du Soleil et portées par le vent solaire. La puissance de ce dernier, couplée à l’altitude de la réaction, influence la couleur observée.

Ainsi, les différentes colorations s’étendent du vert au rouge si la réaction implique l’oxygène. La couleur est verte si la collision se produit en-dessous de 240 km d’altitude. Au-dessus, le ciel se pare de rouge. Si c’est de l’azote qui rencontre les particules, la réaction produit alors des teintes allant du bleu au violet. Jusqu’à 95 km d’altitude, la réaction engendre du bleu. Au-delà, la couleur perçue est le violet.

Le vert reste toutefois la couleur la plus observée dans les aurores polaires et il existe de nombreuses variations que l’œil humain ne perçoit pas.

UNE AURORE POLAIRE NAÎT DE LA RENCONTRE DES PARTICULES ÉJECTÉES PAR LE SOLEIL ET DU CHAMP MAGNÉTIQUE DE LA TERRE.

Les aurores polaires : où, quand et comment les apercevoir ?

Les aurores polaires se produisent dans la thermosphère, une des couches supérieures de l’atmosphère. Celle-ci commence à 80-90 km d’altitude pour s’arrêter à 800 km d’altitude. Elle contient la ionosphère, une strate pleine de particules chargées. C’est dans cette dernière que les aurores se créent.

les differentes couches de l’atmosphere — Ci-dessus, les différentes couches de l’atmosphère. Les aurores polaires se produisent dans la thermosphère, qui constitue une des couches de l’atmosphère. Crédit photo : ©Shutterstock, Par Macrovector, Tous droits réservés.

De plus, le champ magnétique de la Terre est plus fin au niveau des pôles magnétiques. Ainsi, les lueurs polaires sont visibles dans les régions polaires à l’intérieur de la zone appelée zone aurorale. Elle possède un rayon de 2500 km environ et se situe entre 65 et 75 degrés de latitude.

Les champs magnetiques terrestres et les poles — Les pôles magnétiques ne se situent pas au même endroit que les pôles géographiques. De plus, parfois les pôles magnétiques peuvent s’inverser. Crédit photo : ©Shutterstock, Par OSweetNature, Tous droits réservés.

Nous constatons une différence entre les pôles géographiques et les pôles magnétiques. Le pôle nord géographique est l’axe de rotation de la terre, c’est la partie nord de la carte géographique. Il est situé au milieu de l’océan Arctique. Les pôles nord et sud magnétiques sont le point de convergence des lignes de champ magnétique entourant la Terre. Les pôles magnétiques sont principalement le fruit du mouvement du noyau terrestre et se déplacent continuellement. En 2021, ils bougent à une vitesse de 55 kilomètres par an.

Où peut-on voir des aurores polaires ?

Il est possible d’apercevoir des aurores polaires toute l’année, mais pas n’importe où. Les aurores boréales et les aurores australes sont les images en miroir les unes des autres. Lorsque c’est l’été dans le cercle Arctique et que les aurores boréales ne sont pas visibles, c’est l’hiver en Antarctique et les aurores australes sont observables, et vice versa.

Quelle est la meilleure période pour voir des aurore polaires ?

La période la plus propice à l’observation des aurores est donc celle de la nuit polaire. Elle correspond à une obscurité qui dure six mois. Les aurores australes, soit dans l’hémisphère Sud, sont donc visibles de mai à octobre. Concernant les aurores boréales, soit dans l’hémisphère Nord, elles le sont de septembre à mars. Contrairement aux idées reçues, les aurores polaires se produisent également en plein jour, tous les 2-3 jours en moyenne.

Une aurore australe visible sur l’ile Betsey, située à proximité de la Tasmanie. Crédit photo : ©Shutterstock, Par james_stone76, Tous droits réservés.

Quel est le meilleur endroit pour observer des aurores polaires ?

Il est plus simple d’observer des aurores boréales, car elles se produisent dans des régions plus facilement accessibles, comme l’Alaska, le nord du Canada, l’Islande. Alors qu’en hiver, le continent Antarctique au sud est entouré d’une banquise qui rend son accès difficile.

Quelles sont les conditions favorables pour apercevoir des aurores polaires ?

Afin d’observer le plus clairement possible une aurore polaire, plusieurs conditions météorologiques et géographiques favorables doivent être réunies :

un ciel dégagé sans aucun nuage qui permet de voir les particules de lumières ;
une nuit sans pleine lune qui peut déranger le spectacle d’une aurore polaire par sa luminosité ;
un point d’observation loin de toute pollution lumineuse d’une ville qui gêne l’observation d’une aurore polaire. Le meilleur endroit se trouve dans un bâteau sur l’eau, sur une mer calme ;
une forte activité solaire qui est à l’origine de l’aurore ;
une position située en zone aurorale.

Les tempêtes géomagnétiques

Une éruption solaire d’intensité élevée provoque un phénomène d’aurore polaire accentué. En cas d’un pic d’activité solaire, des quantités importantes de matière chargée atteignent les pôles et les latitudes plus basses du globe. Ces éruptions hautement énergétiques créent une onde de choc qui déforme le bouclier magnétique terrestre. Ainsi les couches de la magnétosphère se trouvent plus basses qu’habituellement. On assiste alors à une tempête géomagnétique ou un orage magnétique.

Peu connue du grand public, la tempête géomagnétique constitue un cataclysme (grand bouleversement à la surface de notre planète par un phénomène naturel destructeur). Sans danger direct pour l’homme, elle peut mettre hors service les réseaux de distribution électriques d’une partie du globe. Toutes les infrastructures électriques humaines sont perturbées : les ordinateurs, Internet, les satellites de communication. Nous pouvons aussi assister à une panne généralisée à l’échelle planétaire.

En mars 1989, au Québec, le plus violent orage magnétique connu s’est produit. Il a privé d’électricité cinq millions de personnes pendant neuf heures. Ce blackout électrique a occasionné des dégâts évalués à deux milliards de dollars.

RETENEZ…

Une aurore polaire est un phénomène lumineux qui s’observe dans les régions les plus proches des pôles.
Les couleurs des aurores sont liées aux différents atomes constitutifs de l’atmosphère.
Deux types de pôles existent : les pôles géographiques et les pôles magnétiques.
L’intensité et la latitude des aurores polaires est un indicateur du niveau d’activité du soleil.

Le Sahara Était Vert Il Y A Plusieurs Milliers D’Années !

PLANÈTE INSOLITE

Marjolaine POULAIN

-

30 juillet 2021

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Le Sahara Était Vert Il Y A Plusieurs Milliers D’Années !

Le saviez-vous ? Le désert du Sahara, cette étendue de dunes et de roches n’a pas toujours été la région aride que nous connaissons aujourd’hui. Il y a environ 10 000 ans, un Sahara vert a bel et bien existé ! Les différents fossiles retrouvés dans le lac Méga-Tchad ainsi que l’analyse de la cire des végétaux conservée dans ceux-ci prouve que cette région était verdoyante. L’Afrique du Nord oscillerait entre un climat sec et humide depuis plusieurs millions d’années.

L’existence d’un Sahara vert il y a 5 000 à 11 000 ans

C’est en 1850 que l’explorateur allemand Heinrich Barth découvre pour la première fois des ornements et peintures rupestres dans l’Ouest de la Libye. Bien plus tard, en 1956, Henri Lhote, explorateur et anthropologue français, conduit une expédition en Algérie, sous l’égide du musée de l’Homme à Paris, du CNRS et de l’Institut d’études sahariennes d’Algérie. Il découvre de nombreuses autres peintures préhistoriques qui représentent des animaux tels que des girafes, des rhinocéros, des lions, des antilopes. Selon l’anthropologue Jean Loïc Le Quellec, ces fresques et peintures datent d’il y a environ 5 000 ans. Ces œuvres représentent des animaux sauvages dont le milieu de vie nécessite la présence d’eau et de nourriture, ce qui indique l’existence d’un climat plus doux à cette période.

Une étude récente menée par des chercheurs de l’Université Paul-Valéry Montpellier 3 et des Universités de Rabat et d’Oujda vient de mettre en évidence de nouvelles traces de l’existence d’un Sahara vert au Maghreb. Ils ont découvert la présence de dépôts sédimentaires fluviaux contenant du calcaire autour du bassin de Moulouya ainsi que sur les Hauts Plateaux du Maroc Oriental. Ces dépôts dateraient d’il y a 5 000 à 11 000 ans. A cette époque, des zones humides étaient donc courantes sur les hauteurs du Maroc. Depuis, de nombreux paléolacs ont été révélés dans la région du Tchad et du Niger. La période africaine humide se serait développée lors de l’Holocène ancien et moyen (ère quaternaire).

Le climat du Sahara au cours des derniers milliers d'années : entre aridité et humidité

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Le Sahara, entre climat aride et climat humide : une histoire vieille de plusieurs millions d’années

Selon une autre étude menée par l’anthropologue français, Jean Maley, directeur de recherche à l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD), d’autres périodes humides auraient été détectées en Afrique du Nord, dès l’ère Tertiaire. Il y a donc plusieurs millions d’années que le Sahara oscille entre sécheresse prononcée et humidité marquée. On le constate grâce aux nombreuses études des différents groupes d’espèces de plantes et de pollens retrouvés partout dans le Sahara. Des variétés de Cycadales ont été découvertes dans la partie nord-orientale de l’Afrique. Ces espèces de végétaux ressemblent à des palmiers, et seraient les descendantes de plantes tropicales déjà présentes lors de l’ère Mésozoïque. Des pollens de la famille des Gramineae (céréales), et des Compositae (plantes à fleurs) ont également été repérés au Niger. Ces pollens seraient datés de l’époque de l’Eocène, il y a 50 millions d’années !

Dans la région nigérienne, des sédiments ont été identifiés : de la kaolinite, une argile typique des climats tropicaux. En outre, des dépôts lacustres, avec la présence de silice, ont été retrouvés à travers tout le Sahara. Ces éléments démontrent la présence d’eau à l’endroit où se situe aujourd’hui une zone extrêmement aride.

Dans son étude, Jean Maley évoque également l’apparition de conditions désertiques, à la fin du Pliocène, il y a environ 5 millions d’années. En effet, la faune et la flore changent drastiquement durant cette période, et des espèces de plantes xérophiles, vivant dans des environnements très secs, émergent.

Ces fluctuations nettes de climat dans le Sahara laissent place à une variété de végétaux impressionnante, encore présente aujourd’hui. Lorsque les conditions climatiques induisent des épisodes de sécheresse, la flore, préférant les milieux tempérés, survit sur les hauteurs, là où il fait plus frais.

Une zone humide en Afrique du Nord favorisée par les vents et les océans

Toujours selon l’anthroplogue Jean Maley, des précipitations fréquentes étaient concentrées au Nord de l’Afrique tandis qu’un anticyclone subtropical dominait en Afrique du Sud, au début de l’ère Tertiaire. Cet événement est attribuable à la position de l’équateur qui se situait au Nord du Nigeria il y a 50 millions d’années. Aujourd’hui, l’équateur se situe plus au Sud, au niveau du Gabon.

Les précipitations, très fréquentes en Afrique du Nord, seraient aussi attribuables à des changements dans la pression atmosphérique. L’humidité de l’air varie en fonction de ce facteur, mais pas seulement. Lors de l’époque Eocène, il y a 50 millions d’années, la position des continents était bien différente d’aujourd’hui. L’Europe et l’Asie fusionnent pour former l’Eurasie. Un paléo-océan nommé Téthys apportait de l’humidité à l’Est du Sahara. De plus, les sédiments retrouvés dans la boucle du Niger indiquent l’existence de mers épicontinentales à l’Ouest. Ces mers peu profondes communiquent avec les océans et révèlent la faible élévation d’un continent par rapport au niveau de la mer.

Représentation du paléo-océan Tethys, responsable de l'arrivée d'humidité dans le Sahara. — Le paléo-océan Téthys se situait entre le continent Africain et l’Eurasie, au nord-est du Sahara. Il apportait de la fraîcheur et de l’humidité à cette région. Crédit photo : Christopher R.Scotese, www.scotese.com

Il y a 20 millions d’années environ, pendant les époques Oligocène et Miocène, les conditions climatiques changent. La circulation atmosphérique évolue, l’hémisphère Nord refroidit. L’évaporation des océans qui apportait des précipitations s’amenuise. Un anticyclone se met en place et cela entraîne alors le début d’une nouvelle désertification en Afrique du Nord. La fuite massive de rongeurs vers les régions se situant au sud confirme cette théorie. C’est au début de l’époque Pliocène, il y a environ 5 millions d’années, que le désert du Sahara, tel que nous le connaissons aujourd’hui, est pleinement installé.

Schéma illustrant le climat et la végétation au Sahara lors du Miocène Supérieur en comparaison avec le climat et la végétation au Sahara aujourd’hui. — Sur ce schéma, une comparaison est faite entre le climat du miocène supérieur et celui qui existe aujourd’hui. Dans le Sahara, le paysage de savane (climat tropical humide) au Miocène supérieur contraste avec le paysage désertique et aride de nos jours. Crédit photo : Gerrit Lohmann, Martin Butzin, Torsten Bickert, Effet de la végétation sur la circulation océanique du Miocène supérieur, mdpi.com.

Des questions persistent malgré tout : pourquoi l’hémisphère Nord s’est-il refroidi ? Comment expliquer une position équatoriale si différente pendant l’ère Tertiaire ? Les réponses sont apportées au début du XXe siècle par un astronome serbe : Milutin Milanković.

Des climats aux antipodes causés par des variations de l’orbite terrestre

Pourquoi de tels changements climatiques se manifestent-ils au Sahara depuis tant d’années ? Cela serait en partie dû à de très légères altérations de l’orbite de la Terre. En effet, celle-ci est perturbée par des planètes comme Jupiter, Saturne, mais aussi par la Lune. Ces variations des paramètres orbitaux de notre planète au cours du temps se nomment les cycles de Milanković.

Les variations extrêmes de climats au Sahara sont, en partie, expliquées par de légères variations de l’orbite de la Terre autour du Soleil.

Les cycles de Milanković comportent 3 paramètres orbitaux :

Selon les calculs de l’astronome, l’angle d’inclinaison de la Terre diffère lorsque celle-ci tourne autour du Soleil, entre 22° et 24°5’ : on parle d’obliquité de l’axe de rotation de la Terre. Cette oscillation fluctue par période de 41 000 ans. Elle joue sur l’intensité des saisons. Plus l’angle d’obliquité est élevé, plus les saisons sont marquées. Actuellement, cette inclinaison est de 23°27’, ce qui confère à notre planète des saisons relativement clémentes.
L’axe de rotation du globe ou axe des pôles a également une direction. Cependant, cet axe n’est pas fixe et oscille au cours du temps : ce phénomène est appelé de précession des équinoxes. L’axe de rotation de la planète subit une rotation et décrit lentement un cône selon un cycle d’environ 25 000 ans. Il faut imaginer la Terre comme une toupie qui aurait reçu un choc. Cela a pour effet d’inverser les saisons entre l’hémisphère Nord et l’hémisphère Sud. Par exemple, au cours du mois de juillet, le pôle Nord pointe vers le Soleil. On estime que dans 10 000 ans, ce sera le pôle Sud qui pointera vers notre étoile : le mois de juillet sera donc un mois d’été pour l’hémisphère Sud de la Terre.
La dernière variation calculée par Milanković est l’excentricité de l’orbite terrestre. Bien souvent, on imagine que les corps célestes tournent en cercle parfait autour du Soleil. Ce n’est pas tout à fait exact : l’orbite d’un corps autour d’un autre décrit une ellipse, plus ou moins prononcée. Le chiffre pour dépeindre cela est situé entre 0 et 1. Tous les 100 000 environ, l’excentricité de notre planète se meut entre 0 et 0,06. Plus l’excentricité est grande et plus les saisons sont marquées (hivers rigoureux et étés chauds).

Schématisation des cycles de Milankovitch : obliquité de l’axe de rotation de la Terre, précession des équinoxes et excentricité de l’orbite terrestre. Crédit photo : Hannes Grobe, Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine, Creative Commons CC-BY-SA-2.5.

Les variations cycliques des paramètres orbitaux de notre planète permettent d’expliquer les changements climatiques qui ponctuent son histoire depuis des millions d’années. Cela n’altère pas l’intensité de l’énergie solaire reçue par la Terre, mais l’intensité des saisons, avec des étés plus ou moins secs et des hivers plus ou moins rigoureux. Le Sahara est une région à l’équilibre fragile. De légères variations de l’orbite terrestre peuvent profondément modifier le climat du Sahara, tantôt verdoyant et plein de vie, tantôt aride et inhospitalier pour la plupart des espèces vivantes. Tout porte à croire qu’un jour ou l’autre, le Sahara vert fera son retour. Mais pour cela, il faudra sans doute, attendre plusieurs milliers d’années.

RETENEZ…

Il y a environ 5 000 à 10 000 ans, la région du Sahara a connu un climat humide (« période humide africaine » ou « Sahara vert »)
L’analyse des archives sédimentaires, de pollens et de végétaux fossilisés apportent la preuve de la présence d’eau au Sahara, il y a plusieurs milliers d’années.
La région du Sahara oscille entre un climat aride et un climat humide depuis plusieurs millions d’années.
Ces changements climatiques au Sahara, sur des millions d’années, trouvent leur explication dans la tectonique des plaques et les variations du régime de précipitations.
Les variations cycliques des paramètre orbitaux de la Terre (cycles de Milanković) expliquent également les variations climatiques au Sahara, sur quelques milliers d’années.

Challenger Deep : L’Exploration Du Point Le Plus Profond Des Océans

BOULEVERSEMENTS

Mégane DUBOIS

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16 juillet 2021

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Challenger Deep : L’Exploration Du Point Le Plus Profond Des Océans

Il existe encore sur notre planète des endroits difficiles à explorer. Pourtant, des individus sont animés par l’envie de découvrir les recoins les plus cachés de la Terre, comme les grandes profondeurs, afin qu’ils nous livrent leurs secrets. C’est le défi relevé par une poignée d’explorateurs lors d’expéditions à haut risque, dans le but d’atteindre le point le plus profond des océans : Challenger Deep.

Les différentes expéditions menées jusqu’à Challenger Deep

L’expédition pionnière

Le 23 janvier 1960, Don Walsh, lieutenant de vaisseau à l’US Navy, et Jacques Piccard, l’océanographe suisse, décident de s’aventurer dans la fosse des Mariannes, au point le plus profond des océans, situé à 10 994 mètres de profondeur. Cette zone, localisée dans l’océan Pacifique, à mi-chemin entre le Japon et la Nouvelle-Guinée, est appelée Challenger Deep.

La distance est difficilement mesurable étant donné l’importante profondeur du site. L’expédition est dangereuse, tant par sa grande distance (une distance bien plus élevée que l’Everest) que par la pression exercée par l’eau à cette profondeur, qui est 1 090 fois plus forte qu’à la surface.

C’est à bord d’un bathyscaphe, appelé le Trieste, qu’ils vont effectuer leur périlleuse descente durant cinq heures. Les deux explorateurs sont restés une vingtaine de minutes sur le plancher océanique, à 10 916 mètres de profondeur. Un problème technique les a forcés à remonter plus tôt que prévu. Les deux hommes ont été les premiers à réussir cet exploit. A l’époque, un véritable défi technique a été relevé.

Le bathyscaphe Trieste. — Le Trieste : le premier bathyscaphe à atteindre Challenger Deep, le 23 janvier 1960 (10 916 mètres de profondeur). Crédit photo : Public domain, via Wikimedia Commons

Pour descendre jusqu’à une telle profondeur, Auguste Piccard appliqua le principe du ballon stratosphérique au bathyscaphe. Il fallait construire un sous-marin capable de résister à des pressions extrêmes, transportant assez d’équipements pour prélever des échantillons, éclairer les profondeurs obscures, et anticiper les risques de cette exploration à une telle profondeur.

L’objectif principal de la mission était de découvrir cet environnement extrême, jusqu’alors méconnu des scientifiques. Les fonds océaniques étaient notamment pressentis pour servir de zone de stockage pour des déchets nucléaires. Il aura fallu attendre plus de cinquante ans avant qu’un petit groupe d’homme ne relève à nouveau cette prouesse technologique.

Les expéditions contemporaines

Le 25 mars 2012, ce fut au tour de l’explorateur et réalisateur James Cameron de tenter l’aventure. En 2h30, il atteignit Challenger Deep à bord de son sous-marin, Deepsea Challenger, spécialement conçu pour réaliser ce nouvel exploit. Il resta trois heures durant sur le site avant d’entamer son retour vers la surface. Son but était d’être le premier homme à explorer ce site en solitaire. Il filma toute son expédition à l’aide de panneaux Led afin d’obtenir des images exploitables pour les scientifiques. Des images qui ont également servi à la réalisation du documentaire « Deepsea Challenge 3D ».

Grâce au matériel scientifique dont il disposait, il récolta plusieurs échantillons présents dans le fond de la fosse des Mariannes : des sédiments de la croûte terrestre et des roches environnantes. Il put mesurer d’autres paramètres tels que le niveau de pression, de salinité ou encore de températures.

Une autre expédition fut menée par Victor Vescovo, un riche investisseur américain et explorateur des fonds marins. Il s’est lancé le défi d’explorer les points les plus profonds des cinq océans, une exploration réussie qu’il nommera « Five Deeps Expedition ».

C’est le 28 avril 2019 qu’il bâtit le record de profondeur : 10 925 mètres. Il eut la chance de pouvoir rester quatre heures au fond de Challenger Deep avant de remonter à la surface. Cette exploration n’a pas seulement permis d’établir un record, mais aussi d’en apprendre plus sur l’environnement marin situé à une telle profondeur, grâce aux données récoltées in situ.

L’expédition du 10 novembre 2020, menée par la Chine à bord du Fendhouze, constituera un nouvel exploit : les images de l’environnement de Challenger Deep, à 10 909 mètres de profondeur, ont été retransmises en direct à la télévision chinoise. Les trois scientifiques présents à bord du bathyscaphe avaient pour objectif de récolter des échantillons biologiques et de cartographier avec précision le site grâce à un sonar. Leur autre mission était la recherche de métaux qui sont très présents dans la croûte terrestre océanique. Des métaux utilisés pour la fabrication de produits technologiques comme nos téléphones portables ou nos batteries.

Comment s’est créé le point le plus profond des océans ?

Challenger Deep est situé dans la fosse océanique des Mariannes. L’apparition de cette fosse remonterait à environ six à neuf millions d’années. Les fosses océaniques sont les parties les plus profondes des fonds marins et constituent la frontière entre deux plaques tectoniques. Elles se situent dans les zones de subduction, des zones où les plaques tectoniques se rencontrent et glissent très lentement l’une sous l’autre, jusqu’à s’enfoncer dans le manteau terrestre.

Dans la fosse des Mariannes, ce sont deux plaques tectoniques portant la croûte océanique qui se rencontrent. La plaque du Pacifique très dense (flèche rouge sur le schéma), glisse pratiquement à la verticale sous celle des Philippines, qui est plus petite et moins dense. C’est ce phénomène tectonique qui a créé des fosses océaniques aussi profondes dans tous les océans du globe.

Le site de Challenger Deep dans le Pacifique

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La fosse des Mariannes n’est pas seulement un gouffre profond mais aussi une succession de monts et de vallées qui sillonnent le plancher océanique sur une longueur de plus de 2 540 km. Elle part du sud du Japon jusqu’à l’est des Philippines et des îles Mariannes, comprenant le territoire américain de Guam.

Les expéditions successives et les données récoltées à Challenger Deep, ont permis d’enrichir les connaissances scientifiques, tant dans les domaines géologique et océanographique, que dans celui de la biologie.

La vie est présente même à une telle profondeur

La première descente au Challenger Deep avait apporté des précisions sur les températures, confirmé l’absence de courants sous-marins ou de traces de radioactivité. L’expédition de Walsh et Piccard a permis de témoigner de la présence d’une vie sous-marine, même à une telle profondeur.

Grâce aux technologies avancées dont nous disposons aujourd’hui, les récentes expéditions menées à Challenger Deep ont été plus riches en informations. Grâce à des images vidéos, nous avons, par exemple, la preuve de la présence de concombres de mer, de vers et de crustacés dans la fosse des Mariannes. De plus, les échantillons de sédiments récoltés sur le site contenaient des centaines d’espèces différentes d’organismes unicellulaires appelés foraminifères. Certains de ces organismes marins étaient inconnus de la communauté scientifique.

Malgré la profondeur, la pression et l’obscurité, la vie est présente au fond de Challenger Deep, le point le plus profond des océans.

D’autres organismes connus résident également sur le site, comme de petits crustacés nommés amphipodes et plus précisément l’espèce Hirondellea gigas. Elle se nourrit de minuscules particules de débris organiques et minéralogiques qui tombent sous forme de neige marine, sur des milliers de kilomètres depuis la surface océanique. Cette espèce d’amphipode est cinq fois plus grande que les autres espèces répertoriées (6 000 espèces d’amphipodes sur Terre) qui généralement, ne dépassent pas la taille d’un centimètre de long. Ce phénomène zoologique de gigantisme des animaux des grands fonds est plutôt commun, mais encore inexpliqué.

Que la vie soit présente à un tel niveau de profondeur est difficile à croire puisque la lumière y est absente. En effet, dans l’océan, la lumière solaire disparaît totalement à partir de 1 000 mètres de profondeur. De ce fait, la photosynthèse est impossible, un processus pourtant nécessaire à la création d’énergie chimique pour le développement et à la survie de la plupart des espèces végétales, et notamment du phytoplancton qui s’épanouit dans l’océan.

L’ensemble des espèces qui évoluent dans les abysses se sont adaptées à leur environnement et sont capables de synthétiser des éléments chimiques dissous dans l’eau.

Le site de Challenger Deep n’est pas épargné par la pollution

Contre toute attente, le point le plus profond des océans est soumis à la pollution. Des échantillons récoltés dans les sédiments du sol révèlent la présence de microplastique, que l’on retrouve régulièrement dans les viscères des animaux marins. C’est bien la preuve que la pollution générée par l’homme arrive même à atteindre les endroits les plus difficiles d’accès.

Un sac plastique a notamment été retrouvé dans la fosse des Mariannes. Sa présence peut être justifiée par le fait que les déchets en surface transitent jusqu’au fond des océans par l’intermédiaire des courants marins. Une étude montre que certaines zones de la fosse des Mariannes contiennent un niveau de pollution plus important que certains cours d’eau chinois, connus pour être les plus pollués du monde.

La pollution de la fosse des Mariannes est aussi sonore. En effet, des sons ont été enregistrés à une telle profondeur comme des bruits de baleines ou encore des passages de bateaux. Les vibrations à l’origine des sons voyagent longuement et se répercutent dans la fosse qui fait office de caisse de résonance. Cette pollution sonore, émise pour l’essentielle par nos activités, peut perturber les espèces marines dans leur communication ou dans leur alimentation. Il est donc essentiel de limiter nos nuisances sonores dans le milieu marin.

En explorant le point le plus profond des océans, l’homme a réussi un défi technologique. Aujourd’hui, seule une poignée d’individus a pu explorer le site de Challenger Deep, alors que douze personnes ont marché sur la Lune. Les scientifiques possèdent plus de connaissances sur notre satellite naturel que sur les grands fonds marins de notre planète. Pourtant, ils ont encore beaucoup de choses à nous apprendre, car moins de 7 % d’entre eux ont été explorés à ce jour. On a découvert que malgré des conditions de vie difficiles, certaines espèces réussissaient tout de même à s’épanouir au fond des océans.

RETENEZ

Le point le plus profond des océans est situé dans la fosse des Mariannes, dans l’océan Pacifique.
Nommé Challenger Deep, il atteint environ 11 000 mètres de profondeur.
La fosse des Mariannes marque la frontière entre 2 plaques tectoniques (subduction océanique).
Les différentes expéditions ont permis de découvrir que la vie est présente, même sans lumière et sans oxygène.
La pollution d’origine humaine atteint aussi les grands fonds océaniques.

Les Efflorescences De Phytoplanctons Nous Renseignent Sur L’État De Santé Des Océans

GÉOTOUR

Allan ROSS

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9 juillet 2021

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Les Efflorescences De Phytoplanctons Nous Renseignent Sur L’État De Santé Des Océans

Avec ses 5,5 millions de km², on entend souvent dire que l’Amazonie est le principal poumon de la planète. En effet, on a appris à l’école que les arbres sur Terre réalisent une réaction chimique appelée photosynthèse qui permet de transformer le dioxyde de carbone (CO2) en dioxygène (O2), un gaz que nous respirons tous les jours. Cela peut paraître surprenant mais la principale source d’oxygène provient des océans ! Cette fois, ce ne sont pas les arbres qui sont à l’œuvre mais bien des micro-organismes marins appelés phytoplanctons qui réalisent également le processus de la photosynthèse. Les phénomènes de regroupement de ces organismes dans les océans portent le nom d’efflorescences de phytoplanctons. Du fait de leur coloration et de leur étendue sur plusieurs centaines de kilomètres, il est actuellement possible de suivre ces phénomènes depuis l’espace grâce aux satellites d’observation de la Terre.

Qu’est-ce-que le phytoplancton ?

Le phytoplancton constitue l’ensemble des cyanobactéries et microalgues (végétaux microscopiques) présentes dans les eaux de surface et qui dérivent au gré des courants marins. La plupart de ces organismes sont invisibles à l’œil nu, à part quand ils se regroupent en amas. Cela produit alors de vastes étendues colorées visibles à la surface de l’eau : les efflorescences de phytoplanctons (ou bloom en anglais).

La couleur verte de l’eau est associée à la présence de pigments dans les cellules des phytoplanctons, telle que la chlorophylle. Notons que le phytoplancton produit plus de la moitié du dioxygène que nous respirons grâce à la photosynthèse. En effet, chaque cellule végétale a besoin de plusieurs éléments pour pouvoir se développer : l’eau, la lumière, les sels minéraux et le CO2.

Par ailleurs, le phytoplancton est un maillon fondamental des réseaux trophiques océaniques, c’est-à-dire à la base de la chaîne alimentaire des espèces animales aquatiques et des oiseaux marins. Cependant, certaines espèces de planctons peuvent s’avérer nocives pour la vie animale.

De plus, une part importante des phytoplanctons en fin de vie servira à couvrir des dépôts organiques au fond des océans. Ils serviront notamment à nourrir la vie abyssale et à plus long terme à la formation d’hydrocarbures.

Le phytoplancton est donc essentiel à la survie et la bonne cohésion des espèces marines. Toutefois, un envahissement de phytoplanctons dans les océans peut s’avérer nuisible pour la vie aquatique, et de manière plus générale à certains écosystèmes terrestres. En effet, les phytoplanctons appauvrissent les eaux en nutriments et sels minéraux, ce qui leur permet de se multiplier au détriment d’autres espèces marines.

Dans le cas extrême où le phytoplancton dominerait le milieu marin, la lumière n’atteindrait même plus les couches supérieures de l’océan. Toute autre forme de vie marine deviendrait alors impossible.

Les efflorescences de phytoplanctons : un phénomène visible depuis l’espace

L’image satellitaire ci-dessous a été enregistrée par le satellite d’observation de la Terre, Sentinel-3A (Agence Spatiale Européenne, ESA), le 17 janvier 2021, sur les côtes de l’Antarctique, au niveau de la langue de glace Drygalski (flèche rouge sur la carte de l’Antarctique).

La masse verte qui s’étale sur environ 200 km dans la mer de Ross correspond à une prolifération de phytoplanctons. Ce phénomène naturel a été révélé à nos yeux grâce à un traitement en fausses couleurs de l’image satellitaire. Sans ce travail, nous ne pourrions tout simplement pas observer ce phénomène à l’œil nu depuis l’espace.

Les satellites du programme Copernicus nous renseignent notamment sur les impacts anthropiques, qui peuvent nuire ou favoriser le développement des efflorescences de phytoplanctons dans les océans.

Les efflorescences de phytoplanctons dans le mer de Ross en Antarctique

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Dans la mer de Ross, les saisons sont marquées par une alternance de phases de gel et de fonte des glaces. Ces différentes phases créent des mouvements marins qui brassent l’eau de mer, ce qui permet de redistribuer du sel et des nutriments. Au cours du printemps et de l’été austral, l’afflux d’éléments nutritifs le long de l’Antarctique fait virer l’eau au vert, en raison de la prolifération massive de phytoplanctons qui viennent profiter de ce véritable garde-manger naturel.

A quoi sont dues les efflorescences de phytoplanctons dans les océans ?

Les phénomènes d’upwelling

La principale cause de formation d’efflorescences de phytoplanctons dans les océans du globe trouve son origine dans les phénomènes naturels de remontée d’eau, aussi appelés upwelling. L’upwelling est un phénomène océanographique qui prend naissance à proximité de certaines zones côtières du globe. Des vents longeant le littoral entraînent une remontée d’eau froide des fonds marins. Riche en nutriments, elle est favorable au développement de phytoplanctons le long des côtes.

Ce sont d’ailleurs dans ces zones que l’on retrouve la plupart des zones de pêche, puisque la plupart des espèces de poissons et crevettes sont attirées par le phytoplancton, comme par exemple, à proximité de la côte Ouest des États-Unis ou encore de l’Amérique du Sud. Des phénomènes d’upwelling saisonniers ont aussi lieu le long des côtes brésiliennes, dans le golfe du Mexique, près de l’Inde ou encore celles de la Nouvelle-Zélande.

Schéma théorique détaillant la formation des efflorescences de phytoplancton dans le cadre du phénomène d’upwelling. — Mécanisme de formation des blooms à travers un phénomène d’upwelling. Crédit photo : Francis Chan, John A. Barth, Kristy J. Kroeker, Jane Lubchenco and Bruce A. Menge. Modified from Gewin (2010) by Moni Kovacs., CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons

La pollution favorise le développement du phytoplancton

L’agriculture intensive, les usines et le jardinage des particuliers rejettent dans les eaux de rivières des sels minéraux tels que les nitrates, le phosphore ou le potassium qui sont utiles à la croissance du phytoplancton. Cependant, en quantités trop importantes, ces sels minéraux qui se déversent dans les océans provoquent l’apparition de bloom le long des côtes.

L’un des meilleurs exemples est celui du Brésil qui pratique l’agriculture intensive depuis des années dans le bassin amazonien, ce qui entraîne un important drainage de nitrates dans l’Amazone. Ainsi, les efflorescences de phytoplancton sont plus fréquentes et intenses dans l’océan Atlantique.

Schéma des différentes sources de pollution dans les cours d’eau liés aux activités humaines. — Les différentes sources de pollution humaines par nutriments dans les cours d’eaux peuvent produire des blooms. Crédit photo : U.S. Government Accountability Office from Washington, DC, United States, Public domain, via Wikimedia Commons

La fonte des glaces et le bloom dans les zones polaires

Une cause moins courante de formation naturelle de phytoplancton est liée à la fonte des glaces au niveau des pôles terrestres, durant l’été austral et boréal. En fondant, les glaces continentales déversent leurs minéraux dans les océans, ce qui favorise la formation d’efflorescences de phytoplanctons. L’image satellitaire de la mer de Ross, exposée précédemment, est un parfait exemple de ce phénomène naturel.

En raison du réchauffement climatique, ces phénomènes de bloom dans les zones polaires devraient se multiplier en bordure des zones englacées. En effet, l’accélération de la fonte des glaces va permettre de libérer davantage de minéraux dans les eaux polaires.

L’observation d’efflorescences de phytoplanctons dans les régions polaires permettra également de surveiller l’ampleur de la fonte des glaces. Cependant, la présence régulière de masses nuageuses au-dessus des pôles terrestres rend cette surveillance difficilement réalisable.

Schéma détaillant la formation d’efflorescence de phytoplancton dans les zones polaires liée à la fonte des glaces continentales. — La génération de phytoplanctons causée par la fonte des glaces continentales dans les zones polaires. Crédit photo : Johan C. Faust, Christian März and Sian F. Henley, CC BY-SA 4.0 via Wikimédia Commons

Le phytoplancton : un écosystème menacé ou favorisé par le réchauffement climatique ?

Les phytoplanctons sont des puits de carbone important sur Terre, ils ont donc leur rôle à jouer dans la régulation climatique. En effet, leur présence est fondamentale et ce serait une catastrophe écologique s’ils étaient amenés à disparaître, tant de nombreuses espèces marines en dépendent. Cependant, il faut noter que les phytoplanctons ne pourraient pas enrayer à eux seuls les problèmes actuels de rejets anthropiques de CO2 sur Terre, car leur capacité de stockage et de transformation du carbone reste limitée.

La hausse de la température de l’océan pourrait réduire la quantité de phytoplanctons, car l’oxygénation de l’eau sera moindre. Son développement est également mis à mal par l’acidification des océans. Paradoxalement, les nutriments et les polluants anthropiques, libérés dans les cours d’eau et acheminés dans les zones côtières, pourraient favoriser leur croissance !

Les satellites d’observation de la Terre permettent d’admirer la multiplication des espèces planctoniques depuis l’espace. Grâce à eux, les scientifiques peuvent déterminer les causes de la prolifération de ces organismes microscopiques dans les océans. Leur observation détaillée nous renseigne notamment sur les impacts anthropiques, qui peuvent nuire ou favoriser leur développement. Le programme Copernicus de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) a notamment été instauré pour fournir des données utiles à la surveillance de la qualité des eaux côtières et veiller à ce que le phytoplancton garde sa place dans l’équilibre biologique des écosystèmes marins.

RETENEZ

L’océan est le principal poumon de notre planète grâce au phytoplancton.
Le phytoplancton est à base de la chaîne alimentaire des espèces marines.
Les amas de phytoplanctons qui se forment dans les océans s’appellent des efflorescences de phytoplanctons (ou bloom en anglais).
La prolifération de bloom dans les océans est lié à 3 phénomènes différents : l’upwelling près des côtes, la pollution des eaux côtières ou encore la fonte des glaces continentales.
Le réchauffement climatique et les impacts anthropiques peuvent nuire ou favoriser la croissance du phytoplancton dans les océans.

Le Mont Fuji, Volcan Endormi : Le Japon Au-Dessus Des Nuages

ZOOM SUR...

Valeria GIACONIA

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30 juin 2021

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Le Mont Fuji, Volcan Endormi : Le Japon Au-Dessus Des Nuages

S’élevant à 3 776 mètres d’altitude, le mont Fuji est le plus haut sommet du Japon. Érigé en montagne sacrée au pays du Soleil Levant, le dénommé Fujisan suscite l’intérêt d’artistes, photographes et scientifiques à travers le monde. Il est le plus souvent représenté en hiver, calme et majestueux, avec son cône enneigé et ses courbes montagneuses quasi parfaites. Mais le mont Fuji n’en reste pas moins un volcan actif, en sommeil depuis plus de 300 ans, dont le réveil pourrait transformer la carte géologique du Japon telle qu’elle apparaît aujourd’hui. Depuis les origines de sa formation, jusqu’à la dernière éruption connue, la découverte du mont Fuji appelle à un voyage entre ciel et terre, au cœur de l’un des plus beaux volcans du monde.

Le mont Fuji, un paysage emblématique formé au gré des éruptions

Situé sur la « ceinture de feu du Pacifique », l’archipel japonais fait partie d’une zone d’aléa sismique très élevé. Le pays concentre à lui seul 10 % de l’activité volcanique dans le monde et compte plus de 110 volcans actifs ! Le mont Fuji, point culminant du Japon, est le plus imposant de tous. Il est inscrit au patrimoine mondial de l’UNESCO depuis 2013 sous le titre de « lieu sacré et source d’inspiration artistique ».

Le Fujisan : montagne sacrée du Japon classée à l'UNESCO

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Nichées entre les préfectures de Shizuoka et de Yamanashi, les environs très peu urbanisées du mont Fuji abritent notamment un parc naturel, une forêt juchée sur une coulée de lave, des grottes volcaniques et cinq lacs offrant chacun une vue imprenable sur la montagne sacrée.

Les superbes paysages de la région de Fuji ont été façonnés par plus de 400 000 ans d’activité volcanique intense. Suite à de nombreuses éruptions, les matériaux volcaniques se sont accumulés pour donner vie au mont Fuji avec sa silhouette conique si parfaite.

Vue satellite du Mont Fuji et sa silhouette parfaite. Crédit photo : by M. Justin Wilkinson, Texas State U., Jacobs Contract at NASA-JSC.

Un volcan explosif au croisement de trois plaques tectoniques

Le mont Fuji est un stratovolcan de type explosif. Lors de ses éruptions, il peut émettre des nuées ardentes, c’est-à-dire d’épais nuages de cendres et de blocs dévastateurs qui dévalent les flancs du volcan à très grande vitesse. Il est différent des volcans dits « rouges » ou volcans effusifs, qui sont caractérisés par des coulées de laves fluides, comme pour les éruptions du Piton de la Fournaise à la Réunion.

L’activité volcanique du mont Fuji est due à un phénomène de subduction : il est situé au croisement de trois plaques tectoniques (pacifique, philippine et eurasienne) et de la fosse de Nankai, une fissure sismique qui longe le littoral japonais sur environ 900 km.

Le Fujisan est donc classé comme un volcan de type explosif, mais il présente la particularité d’émettre des laves basaltiques, typiques des volcans rouges. Par le passé, il a émis des laves fluides, qui sont à l’origine de formations volcaniques singulières telles que le tunnel de lave de Komoriana et la grotte de glace de Narusawa.

Vue aérienne du mont Fuji et de son cratère sommital — La base du volcan mesure 50 km de diamètre et son cratère sommital s’étend entre 500 et 700 mètres. Crédit photo : Tirachard Kumtanom on Pexels.com

La grande éruption de 1707, dernier réveil du mont Fuji

Depuis les premières éruptions connues du mont Fuji, le volcan ne s’est réveillé que 18 fois au total, selon les données de l’Agence météorologique japonaise, en charge de la surveillance du volcan. Et depuis environ 22 000 ans, elles ne se produisent plus au sommet, mais sont situées uniquement sur les flancs du volcan. Selon la puissance de l’éruption, les cendres volcaniques peuvent être projetées dans un rayon de 100 km. C’est ce qui s’est passé au moment de la « grande éruption Hôei ».

Le dernier épisode éruptif du mont Fuji date de l’hiver 1707. Dans les semaines qui précédèrent l’éruption, la terre trembla une centaine de fois sous le volcan, avec des séismes violents allant jusqu’à une magnitude estimée de 8,7 sur l’échelle de Richter.

Le 16 décembre 1707, un immense panache de cendres se forma, et des scories volcaniques furent projetées jusqu’aux villes de Tokyo et de Kawasaki, à quelques 130 km de distance. La poussière volcanique resta visible jusqu’à la fin du mois, avant que le volcan ne retrouve peu à peu son calme. Cette éruption est à l’origine de la formation du cratère Hôei sur le versant sud-est du volcan.

Le mont Fuji, un volcan en sommeil depuis 300 ans

Aujourd’hui, le volume de la chambre magmatique est estimé à 400 km3. Mais elle n’a pas accumulé assez de matière et le risque éruptif est toujours considéré comme faible par l’Agence météorologique du Japon. Cependant, de nombreux tremblements de terre sont régulièrement détectés sous le volcan. Et certains séismes importants, comme celui du Tōhoku le 11 mars 2011, laissent craindre une détérioration de la structure principale et une reprise de l’activité volcanique.

Suite à la secousse qui a frappé le Japon ce jour-là, la pression relevée dans la chambre magmatique était de 1,6 MPa (mégapascal), soit 16 fois supérieure à la pression nécessaire pour déclencher une éruption volcanique. Pour autant, cet évènement d’ampleur n’a pas réveillé le paisible mont Fuji, qui reste silencieux depuis plus de 300 ans.

Le mont Fuji, au sud-ouest de Tokyo — Un réveil du volcan endormi pourrait paralyser la ville de Tokyo et ses 14 millions d’habitants. Crédit photo : Pierre Blaché on Pexels.com

Cette période de repos anormalement longue inquiète certains spécialistes de la volcanologie au Japon, d’autant plus que son réveil pourrait représenter un danger pour le pays et causer d’importants dégâts matériels et humains dans les villes environnantes, notamment dans la capitale, Tokyo qui compte 14 millions d’habitants. L’Agence météorologique japonaise a mis en place des mesures visant à évacuer environ 1 million d’habitants vivant aux abords du volcan en cas d’éruption imminente.

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S’élevant à 3 776 mètres d’altitude, le mont Fuji est le plus haut sommet du Japon.
Le Fujisan est un stratovolcan endormi qui peut émettre des nuées ardentes et projeter des scories volcaniques.
Le réveil du mont Fuji pourrait paralyser la ville de Tokyo et ses 14 millions d’habitants.

Extinction des Dinosaures : les Nouvelles Découvertes

Catastrophes naturelles

Marine SOUCHE

-

11 juin 2021

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Extinction des Dinosaures : les Nouvelles Découvertes

Que s’est-il passé il y a 66 millions d’années ? Comment les dinosaures ont-ils disparu ? Jusqu’à présent, les scientifiques tenaient pour responsable la collision d’un astéroïde avec la Terre de la mort des ¾ des espèces vivantes de l’époque. Mais en février 2021, le débat a été relancé. Des chercheurs pensent que l’impacteur serait en réalité une comète. Dans cet article, retrouvez les détails des nouvelles découvertes sur l’extinction des dinosaures.

Une comète serait responsable de l’extinction des dinosaures

La théorie la plus populaire sur l’extinction de masse survenue à la fin du Crétacé est que la catastrophe aurait été provoquée par un astéroïde. Constitué de métaux et de roches, il proviendrait de la ceinture d’astéroïdes entre Mars et Jupiter.

Or, en février 2021, une étude publiée dans la revue Scientific Report, suggère que le responsable de la disparition des dinosaures serait en réalité une comète. D’après les chercheurs de l’université de Harvard et du Centre Smithsonian, cet impacteur proviendrait du nuage d’Oort. Ce nuage est une vaste ceinture d’objets glacés situés à la limite du Système solaire. Il est le réservoir de milliards de comètes à longue période. Ces dernières sont composées de poussière, de glace et de roches. Ces corps célestes ont une période orbitale de 200 ans et peuvent mettre des centaines voire des milliers d’années pour faire le tour du Soleil.

Certaines de ces comètes sont déviées par l’attraction gravitationnelle de Jupiter. En effet, la plus grosse planète change leur orbite et les dirige vers l’intérieur du Système solaire. Ces astres sont ainsi propulsés tout près du Soleil. Les scientifiques les surnomment les « brouteurs de Soleil ». Face à la force d’attraction de notre étoile, ils explosent en de multiples fragments.

Schéma représentant le nuage d’Oort avec les comètes à longues périodes. — Le nuage d’Oort et ses comètes à longues périodes. Crédit photo : William Crochot, Public domain, via Wikimedia Commons

D’après une analyse statistique et des simulations gravitationnelles, les auteurs de l’étude indiquent que 20 % des comètes deviennent des brouteurs de Soleil. Lors de leur retour vers le nuage d’Oort, les débris cométaires ont de fortes chances de heurter notre planète. Selon leur calcul, ce risque pourrait survenir tous les 250 000 à 730 000 ans.

Une comète serait donc à l’origine du cratère de Chicxulub. L’immense objet de 10 à 15 km de diamètre percuta la Terre à la fin du Crétacé dans la péninsule du Yucatán au Mexique.

De récentes études tendent à confirmer que le géocroiseur à l’origine de la disparition des dinosaures, il y a 66 millions d’années, serait une comète, et non un astéroïde.

Des preuves dans le cratère d’impact

Dans les années 80, les scientifiques avaient constaté que la limite Crétacé-Paléogène (ou limite K-Pg) était marquée dans les couches géologiques de plusieurs sites dans le monde par une pellicule d’argile noire. Leurs analyses avaient trouvé une quantité anormalement élevée d’iridium dans la composition de cette fine strate. Or, ce métal est un élément rare à la surface de notre planète, mais très présent dans les météorites. Selon eux, cette couche de sédiment se serait formée avec la poussière produite lors de l’impact et la vaporisation du géocroiseur. En effet, l’onde de choc aurait pulvérisé la roche en poudre. Elle fut ensuite dispersée dans l’atmosphère pendant plusieurs décennies avant de retomber au sol.

En 2016, une expédition de forage (Expedition 364) a permis de prélever 303 carottes de 505 à 1334 mètres de profondeur dans le cratère de Chicxulub, dans le golfe du Mexique. Les chercheurs du Programme international de découverte de l’océan (IODP) et du Programme international de forage scientifique continental (ICDP) ont ainsi récolté des poussières du géocroiseur vraisemblablement responsable de l’impact. L’étude publiée dans la revue Science Advances révèle une anomalie positive de l’iridium dans la couche correspondant à la fin du Crétacé. De plus, dans la péninsule mexicaine, ce métal est 4 fois plus présent que dans les zones environnantes. Ce résultat suggère que c’est bien l’astroblème de 80 kilomètres de diamètre, en partie dissimulé dans le golfe du Mexique, qui est à l’origine de l’extinction des dinosaures, il y a 66 millions d’années.

Expédition de forage dans le golfe du Mexique

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La chronologie des événements du jour fatidique reconstituée

L’analyse des différentes couches géologiques a permis aux scientifiques de reconstituer la chronologie des événements survenus à la fin du Crétacé. Lors de l’impact de la comète, des kilomètres de plancher océanique se soulevèrent, la roche et l’eau furent pulvérisées instantanément. L’onde de choc provoqua des tsunamis à travers tous les océans du globe.

La collision vaporisa sur-le-champ une grande quantité de roche riche en soufre, ce qui a libéré dans l’atmosphère un épais brouillard d’acide sulfurique. Il s’ensuivit des pluies d’acides qui auraient acidifié les océans. La projection d’éclats de roches incandescents dans le ciel provoqua d’immenses incendies, lorsque ceux-ci retombèrent sur le sol. Le paysage fut réduit en cendres dans un rayon de 1 500 kilomètres autour du point d’impact. Privée de lumière, la Terre fut plongée dans une longue période de froid connu sous le nom d’« hiver d’impact ».

Ces événements cauchemardesques ont rendu la vie impossible sur la planète. Les chercheurs estiment qu’environ 75 % des espèces animales et végétales de l’époque ont été décimées. Pourtant, selon les scientifiques, la collision d’un géocroiseur ne serait pas le seul responsable de ce désastre. D’importantes éruptions volcaniques en Inde ont vraisemblablement pu jouer un rôle dans la fin du règne des dinosaures.

Les éruptions volcaniques des Trapps du Deccan

Depuis des décennies, les scientifiques débattent sur la cause de la disparition des dinosaures. Certains accusent une météorite, d’autres pensent que les violentes éruptions volcaniques du Deccan sont à l’origine de cette extinction.

De nos jours, les trapps du Deccan sont de grands plateaux d’origine volcanique, qui peuvent atteindre 2 400 mètres d’épaisseur. Ils se sont formés sur des millions d’années, suite au refroidissement de nombreuses coulées de lave, il y a 66 millions d’années. À l’époque, le Deccan était une vaste province de volcans actifs de type effusif qui recouvraient des milliers de kilomètres carrés. En un million d’années, selon les estimations, ils auraient libéré 560 000 km³ de magma. Cette quantité aurait été suffisante pour que les aérosols volcaniques émis dans la stratosphère fassent le tour du globe.

Grâce à la datation de la roche, les scientifiques ont pu démontrer que cette activité volcanique avait précédé l’impact du géocroiseur. Ils suggèrent que ces éruptions étaient déjà à l’œuvre depuis 400 000 ans avant la disparition de la plupart des espèces vivantes, à la fin du Crétacé. Les volcans du Deccan auraient provoqué des changements climatiques majeurs et déstabilisé les écosystèmes, entraînant ainsi la chute des dinosaures.

L’empilement des différentes couches de lave dans la province du Deccan en Inde. — La province du Deccan en Inde montrant l’empilement de nombreuses coulées de lave. Les éruptions des trapps du Deccan survenues il y a 66 millions d’années ont sans doute participé au déclin des dinosaures. Crédit photo : Gerta Keller, Princeton University

Le coupable de cette extinction de masse est toujours en débat au sein de la communauté scientifique. Mais les récentes études tendent à confirmer l’impact d’une comète, plutôt qu’un astéroïde. L’activité volcanique du Deccan aurait également joué un rôle déterminant dans la disparition des espèces vivantes, mais c’est la collision d’un géocroiseur tombé dans le golfe du Mexique, il y a 66 millions d’années, qui aurait donné le coup de grâce au vivant ! Ces événements quasi-simultanés auraient ainsi provoqué l’extinction des dinosaures.

RETENEZ

L’impact d’un géocroiseur dans le golfe du Mexique, il y a 66 millions d’années, serait responsable de l’extinction des dinosaures et de ¾ des espèces vivantes de l’époque.
Une nouvelle étude scientifique suggère que l’impacteur tombé dans le cratère du Chicxulub au Mexique serait une comète et non pas une météorite.
L’activité volcanique des Trapps du Deccan aurait joué un rôle déterminant dans cette extinction de masse.
Le coupable de cette catastrophe suscite toujours de vives débats au sein de la communauté scientifique.

Dallol, un Site Inhospitalier aux Couleurs Époustouflantes

ZOOM SUR...

Sandra GONZALEZ

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28 mai 2021

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Dallol, un Site Inhospitalier aux Couleurs Époustouflantes

L’un des déserts les plus chauds de la planète, le Danakil, dans le triangle de l’Afar en Éthiopie, abrite un site géothermal particulièrement hostile, Dallol. Surgi en plein milieu de cette fournaise il y a quelques milliers d’années seulement, ce dôme de sel souvent désigné comme un volcan réunit des conditions extrêmes uniques au monde. Longtemps resté inaccessible en raison d’une guerre entre l’Éthiopie et l’Érythrée, Dallol est ouvert aux touristes attirés par ses eaux multicolores entourées de concrétions surprenantes. Ce patrimoine géologique exceptionnel est aujourd’hui en danger, menacé par l’industrie minière.

La naissance du dôme de sel dans le désert du Danakil

C’est grâce aux travaux d’une équipe de scientifiques franco-espagnols qui étudie le site depuis 2016 que nous en savons plus sur sa genèse. Le long du Rift est-africain, le Danakil se trouve à la jonction de trois plaques tectoniques dont l’activité a provoqué, il y a 6 000 ans, la fermeture d’un ancien bras de la mer Rouge. L’eau s’est alors évaporée, laissant une croûte de sel de deux kilomètres d’épaisseur, 120 mètres sous le niveau de la mer. Une poche de magma située à faible profondeur a produit le bombement de la surface et la formation d’un dôme de sel de trois kilomètres de diamètre et de 40 mètres de haut. L’épanchement de sel fondu a provoqué l’affaissement du sommet, lui donnant une forme de cratère et entraînant un dégazage toujours effectif. C’est le début d’une activité géothermique qui façonne encore le site aujourd’hui. Malgré la présence de magma, Dallol ne rejette aucun matériau volcanique, mais du sel et des fluides géothermaux. Ce n’est donc pas un volcan, contrairement à ce qui est souvent annoncé.

L’activité géothermique sur le cratère de Dallol, au sommet du dôme de sel. Crédit photo : Photo de rr0cketqueen sur Foter.com

Dallol : un système géothermique complexe unique au monde

Suite à la formation de ce dôme, un système hydrothermal incomparable toujours en cours s’est mis en place. Les eaux de pluie s’infiltrent en profondeur sur le site et se chargent en sel, préalablement dissous par la chaleur du magma. Une fois arrivés en surface, les fluides hydrothermaux sont sursaturés en sel et en acides, c’est-à-dire qu’ils en contiennent plus qu’ils ne peuvent en dissoudre. Ils cristallisent alors à leur point de sortie sous forme de magnifiques concrétions et vasques aux couleurs vives.

D’autres structures géothermiques sont apparues aux alentours. Des dépôts salins se sont érodés et ont constitué de petits canyons. Deux petits dômes de sel ont fait surface : Round Mountain (montagne ronde) et Black Mountain (montagne noire). Le premier doit son nom à sa forme arrondie, le second à la couleur noire du sel, due à une forte teneur en hématite, un minerai de fer. Une explosion phréatique a créé le lac Noir en 1926. Un deuxième lac, le Gaet’ale ou lac Jaune, a été réactivé en 2005 après un tremblement de terre, mais on ignore sa datation exacte. C’est le lac le plus salé du monde avec 433 grammes de sel par kilogramme d’eau. Les interactions entre le magma, le sel et les eaux souterraines ne cessent de modeler le site.

Schéma du système hydrogéothermique du dôme de Dallol — Conceptualisation idéalisée du système hydrogéothermique du dôme de Dallol, tiré de « Origin and Evolution of the Halo-Volcanic Complex of Dallol : Proto-Volcanism in Northern Afar (Ethiopia) » Schéma : Lopez-Garcia et al. 2020.

La spécificité de Dallol vient du fait qu’il s’agisse du seul endroit du monde où coexistent trois paramètres extrêmes :

L’hypersalinité : les niveaux de saturation en sels sont deux fois plus élevés que ceux de la mer Morte.
L’hyperacidité : on mesure des pH considérablement bas, voire négatifs, à -1,5.
Une température excessivement haute : les fluides hydrothermaux peuvent atteindre 110 °C à leur point de sortie.

D’autres endroits sur Terre connaissent une activité géothermique remarquable, comme Yellowstone aux États-Unis, mais Dallol est le seul à combiner les trois paramètres à la fois. À cela s’ajoute l’émission de gaz plus ou moins toxiques tels que des hydrocarbures, d’où la présence fréquente de nombreux cadavres d’oiseaux. Difficile de respirer dans cet enfer paradisiaque aux températures et à l’air étouffants !

Un nuancier de couleurs et de structures polymorphes étonnantes

Dallol regorge d’une grande variété de structures géothermiques et de bassins polychromes dus notamment à la précipitation saline et à la sursaturation des saumures, eaux déjà très fortement salées. En effet, lorsque l’eau s’évapore, la concentration en halite (ou sel gemme), le principal minéral du site, augmente encore plus et forme des précipités, les cristaux de sel.

Les sources déversent ces saumures hydrothermales bouillantes, dépourvues d’oxygène, hyperacides, riches en fer et sursaturées. Au contact de l’atmosphère, elles cristallisent et créent alors de petits cônes de sel autour de geysers actifs et de fumerolles (émissions gazeuses), ainsi que des piliers pouvant atteindre deux mètres de haut.

Au fur et à mesure que l’eau s’écoule des sources, les cônes de sel se regroupent pour former des terrasses de saumures acides. Le large éventail de couleurs est essentiellement lié à la forte concentration en fer des fluides. Lorsque le sel précipite à 110 °C, il a une belle couleur blanche. Puis, quand la température diminue, le soufre, présent principalement autour des fumerolles, se condense et donne une teinte jaunâtre. Ensuite, le fer s’oxyde et crée toute une gamme de verts et d’ocres jaunes, rouges, orange et brunes.

Dallol : un site naturel aux couleurs vives et aux structures étonnantes

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« Dallol est un musée d’art naturel où l’exposition change tous les jours » Juan Manuel García-Ruiz, cristallographe.

Le dynamisme du système géothermique de Dallol entraîne un environnement susceptible de se modifier en quelques heures seulement : des sources actives se désactivent tandis que d’autres émergent à des endroits distincts.

En cristallisant, l’halite produit une multitude de sculptures originales :

Des formes semblables à des nénuphars dans les sources subaquatiques ;
Des structures évoquant des fleurs dans les bassins inférieurs ;
De fines croûtes en forme de coquille d’œuf ;
Des tubes torsadés ;
Des reliefs aux allures de champignons.

Dallol : un musée d'art naturel

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Un laboratoire naturel propice à la recherche de la vie

Étudier un site aussi extrême que celui de Dallol est utile pour comprendre comment la vie peut naître sur une autre planète que la Terre, notamment sur Mars. Si, pour l’instant, aucune forme de vie n’a été découverte dans les bassins les plus salés et les plus acides, certaines sources hydrothermales aux caractéristiques plus clémentes abritent des micro-organismes. Il s’agit essentiellement d’archées halophiles, extrêmophiles qui ont besoin de sel pour vivre.

Les résultats semblent donc varier selon la teneur en sel et selon le pH. Toutefois, d’autres études sont nécessaires pour confirmer l’absence de vie ou en détecter la présence dans les milieux les plus extrêmes. Dans le premier cas, cela signifierait que les conditions extrêmes de Dallol sont une limite à la vie, malgré la présence d’eau. Dans le second cas, cela impliquerait de comprendre comment la survie y est possible. Affaire à suivre !

Un site géologique et un peuple menacés par l’exploitation minière

En 2017, l’État éthiopien a conclu un accord d’exploitation de la potasse, minerai salin utilisé notamment comme engrais, avec de grandes compagnies internationales. L’exploitation minière du site n’est pas nouvelle. Au XX^e siècle, des mines avaient été ouvertes et exploitées par les Italiens puis par les Américains. Elles ont fermé en 1967 en raison des risques d’inondations et des tensions politiques. Le futur pompage industriel autorisé par l’État risque d’assécher Dallol et de mettre en péril l’avenir des Afars, peuple nomade qui vit de l’extraction manuelle du sel depuis des millénaires. Pour sauver Dallol, les scientifiques espèrent son classement au patrimoine mondial de l’UNESCO.

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Dallol n’est pas un volcan, car il ne rejette aucun matériau volcanique.
Ce dôme de sel est le seul endroit sur Terre à réunir trois conditions extrêmes à la fois : hypersalinité, hyperacidité, haute température.
Ce site naturel est menacé par l’exploitation minière.

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