Une équipe dirigée par le professeur Zheng Tianlu et le professeur Wei Jiang de l'Université des sciences et de la technologie de la Chine (USTC), a développé une nouvelle technique connue sous le nom d'analyse des traces d'atomes entièrement optiques.
En collaboration avec des glaciologues américains, ils ont réussi à sortir du krypton-81 sur des échantillons de 1 kilogramme d'ancienne glace en antarctique en utilisant cette méthode.
Cette avancée fournit un nouvel outil puissant pour étudier les changements de paléoclimat sur les délais d'un million d'années. Les résultats ont été publiés dans le Communications de la nature.
Des noyaux de glace profonds forés du continent antarctique et de la calotte glaciaire du Groenland – prolongeant souvent quelques kilomètres de profondeur – se réservent comme des archives inestimables du climat passé et de l'évolution de la calotte glaciaire de la Terre. La glace basale au fond de ces noyaux peut préserver les enregistrements de transitions climatiques majeures, mais la datation avec précision de cette glace a longtemps été un défi en raison de troubles stratigraphiques.
Krypton-81, un isotope radioactif rare, est un traceur idéal pour la glace à la datation. Cependant, seulement quelques centaines d'atomes Krypton-81 sont présents dans chaque kilogramme de glace ancienne, faisant de leur détection un défi technique extrême.
Pour y faire face, l'équipe USTC a développé une technique de détection d'atomes uniques entièrement optique en 2021. Au cours des quatre dernières années, l'équipe a encore avancé la méthode pour gérer de véritables échantillons de noyau de glace.
En développant une source d'éclairage à vide-vide-ultraviolet élevée et à la bande passante étroite, ils ont produit efficacement des atomes de krypton métastables et ont considérablement réduit la contamination croisée par deux ordres de magnitude, tout en permettant une mesure non destructive.
Cette percée réduit la taille de l'échantillon requise à seulement 100 nanolitres de gaz krypton (équivalent à environ 1 kg de glace) et étend la limite de datation supérieure à 1,5 million d'années.
En utilisant cette technologie, l'équipe de l'USTC a collaboré avec des glaciologues, notamment le professeur Michael Bender et le Dr Sarah Shackleton de l'Université de Princeton à ce jour deux échantillons de glace de 1 kg de Taylor Glacier, en Antarctique. Les résultats – environ 130 000 ans – correspondent clairement à la stratigraphie glace établie indépendamment, confirmant la précision et la fiabilité de la datation de Krypton-81.
Ce travail rend la datation Krypton-81 faisable pour les petits échantillons de noyau de glace. L'équipe de l'USTC travaille désormais avec des glaciologues en Chine et à l'étranger pour appliquer systématiquement la méthode à la glace basale du Groenland, de l'Antarctique et du plateau tibétain.
La nouvelle approche de rencontres ouvre des avenues de recherche passionnantes pour étudier la stabilité de la calotte glaciaire du Groenland, la chronologie de développement des glaciers tibétains et l'identification de la glace ancienne qui couvre la transition du milieu du Pléistocène – adoptant à la fois la glaciologie et la science du Paleoclimate.
Cette réalisation marque une collaboration réussie entre les physiciens chinois et les scientifiques américains de la Terre, unissant l'expertise en physique quantique et glaciologie pour faire progresser la science mondiale du climat.
