La grotte du Wisconsin contient des indices alléchants sur les changements climatiques anciens et les changements futurs –

Une étude récemment publiée d’une stalagmite trouvée dans une grotte du sud du Wisconsin révèle une histoire du climat local qui n’avait pas encore été détectée et qui remonte à des milliers d’années. Les nouvelles découvertes fournissent des preuves solides qu’une série d’événements de réchauffement massifs et abrupts qui ont ponctué la dernière période glaciaire ont probablement enveloppé de vastes étendues de l’hémisphère nord.

La recherche, menée par une équipe de scientifiques de l’Université du Wisconsin-Madison, paraît le 2 mars dans la revue Géoscience de la nature. Il s’agit de la première étude à identifier un lien possible entre les réchauffements de la période glaciaire enregistrés dans la calotte glaciaire du Groenland – connus sous le nom d’événements Dansgaard-Oeschger – et les enregistrements climatiques du plus profond de l’intérieur du centre de l’Amérique du Nord.

“Il s’agit de la seule étude dans cette région du monde qui enregistre ces événements climatiques brusques au cours de la dernière période glaciaire”, déclare Cameron Batchelor, qui a dirigé l’analyse tout en terminant son doctorat à l’UW-Madison. Batchelor est maintenant stagiaire postdoctoral à la National Science Foundation et travaille au Massachusetts Institute of Technology.

L’étude est basée sur une analyse chimique et physique exceptionnellement détaillée d’une stalagmite qui s’est formée dans la Grotte des Monticules, une attraction touristique et une destination éducative.

“A Cave of the Mounds, notre mission est d’interpréter cette merveille géologique pour nos nombreux visiteurs annuels”, explique Joe Klimczak, directeur général de la grotte, qui est un site naturel national désigné. “Nous sommes ravis d’approfondir notre compréhension de la grotte grâce à cette recherche de classe mondiale et à des résultats très excitants.”

La stalagmite que Batchelor et son équipe ont analysée a grandi extrêmement lentement – prenant environ 20 000 ans pour atteindre la longueur d’un petit doigt humain.

La roche souterraine de la longueur d’un doigt s’est formée à partir d’un processus complexe qui a commencé dans le ciel. L’eau qui tombait à l’origine sous forme de précipitations de l’atmosphère a pénétré dans le sol et s’est infiltrée à travers le sol et les fissures du substratum rocheux, dissolvant de minuscules morceaux de calcaire en cours de route. Une partie de ce calcaire dissous a ensuite été laissée sur place alors que d’innombrables gouttes d’eau tombaient du plafond de Cave of the Mounds, s’accumulant progressivement en milliers de couches extrêmement minces d’un minéral appelé calcite.

“Et parce que ces couches de calcite sont formées à partir de cette précipitation d’origine, elles emprisonnent l’oxygène dans le H₂O provenant de cette précipitation », explique Batchelor.

C’est là que réside la clé pour reconstruire un ancien enregistrement climatique à partir d’une petite roche, autrement banale. L’oxygène emprisonné dans la calcite existe en deux variétés – appelées isotopes – que les scientifiques peuvent utiliser pour glaner des informations sur les conditions environnementales présentes lors des événements de précipitation qui l’ont formé. Cela inclut la température et les sources possibles de pluie et de neige qui sont tombées au sommet de la grotte des monticules pendant des milliers d’années.

L’équipe de Batchelor a utilisé une technique d’imagerie spécialisée qui leur a permis d’identifier les couches à l’intérieur de la stalagmite représentant les bandes de croissance annuelles, un peu comme la façon dont les cernes des arbres enregistrent la croissance d’une saison. En utilisant une autre technique, ils ont identifié les isotopes dans les couches minuscules, révélant que le sud du Wisconsin actuel a connu un certain nombre de très grandes variations de température moyenne allant jusqu’à 10 C (ou environ 18 F) entre 48 000 et 68 000 ans. Plusieurs des variations de température se sont produites au cours d’une décennie environ.

Bien que les informations de datation ne soient pas suffisamment précises pour lier définitivement les variations de température aux événements Dansgaard-Oeschger enregistrés dans les carottes de glace du Groenland, les chercheurs peuvent dire avec confiance qu’ils se sont produits dans des délais similaires. L’équipe a également effectué des simulations climatiques qui ont renforcé l’hypothèse selon laquelle des événements de réchauffement se sont produits il y a des dizaines de milliers d’années dans la région de l’Amérique du Nord qui comprend l’actuel Wisconsin, et que les enregistrements climatiques de Cave of the Mounds et de la calotte glaciaire du Groenland sont en effet lié.

Ce lien potentiel est passionnant pour Batchelor car il offre une histoire climatique sur le centre de l’Amérique du Nord qui est restée jusqu’à présent inconnue. Des recherches antérieures sur le centre du continent n’ont pas résolu les signaux de ces grandes variations de température, également appelées excursions.

“Une théorie était que le centre du continent est relativement immunisé contre les changements climatiques brusques, et c’est peut-être parce qu’il est entouré de masse continentale, et qu’il y a une sorte de tampon”, explique Batchelor. “Cependant, quand nous sommes allés mesurer, nous avons vu ces très grandes excursions, et nous nous sommes dit:” Oh, non, il se passe définitivement quelque chose. “”

Ce quelque chose – un climat en évolution rapide – se déroule encore aujourd’hui, grâce aux humains et à notre utilisation des combustibles fossiles. Batchelor dit qu’elle espère que son travail dans le Wisconsin, et maintenant une grotte dans le subarctique canadien qu’elle étudie pour son postdoc, aidera à combler un grand manque de données sur l’histoire et l’avenir potentiel des changements climatiques brusques dans le centre du continent nord-américain.

Cette étude a été soutenue par des subventions de la National Science Foundation (P2C2-1805629, EAR-1355590, EAR-1658823). D’autres ressources ont été fournies par le US Department of Energy (DE-AC05-00OR22725), la Wisconsin Alumni Research Foundation et le Isotope Laboratory de l’Université du Minnesota. À UW-Madison, Shaun Marcot, Ian Orland et Feng He ont contribué à cette étude, tout comme R. Lawrence Edwards à l’Université du Minnesota.