Il y a environ 14 500 ans, vers la fin de la dernière période glaciaire, la fonte des calottes glaciaires continentales a conduit une augmentation soudaine et cataclysmique du niveau de la mer jusqu'à 65 pieds en seulement 500 ans ou moins. Malgré l'ampleur de l'événement, connu sous le nom de Pulse 1A de Meltwater, les scientifiques ne savent toujours pas quelles calottes glaciaires étaient responsables de la perte de toute cette eau.
Désormais, des chercheurs de l'Université Brown ont utilisé un modèle physique mis à jour de dynamique au niveau de la mer pour reconstruire le pouls 1a de la fonte. Leur travail a été publié dans Géoscience de la nature.
L'équipe de recherche a révélé qu'une fusion initialement modeste de la glace sur l'Amérique du Nord a déclenché une cascade mondiale de perte de glace s'étendant à l'Europe, en Asie et en Antarctique. Les résultats révèlent des liens surprenants entre les calottes glaciaires du monde entier et pourraient aider les scientifiques à faire de meilleures prédictions de la future augmentation du niveau de la mer, selon les chercheurs.
« Nous voyons un schéma interhémisphérique distinct de fusion associé à cette augmentation catastrophique du niveau de la mer dans le passé », a déclaré Allie Coonin, un doctorat. candidat au département de Brown de la Terre, de l'environnement et des sciences planétaires, qui a dirigé la recherche. « Cela nous dit qu'il existe une sorte de mécanisme qui est responsable de la liaison de ces calculs glaciaires à travers les hémisphères, et c'est important pour la façon dont nous comprenons la stabilité des calottes glaciaires de l'Antarctique du Groenland et de l'Ouest aujourd'hui. »
Reconstruire le changement de niveau de la mer
Pour reconstruire des événements comme le pouls de la fonte 1A, les scientifiques commencent par des registres de niveau de la mer conservés dans les rivages anciens et les sédiments océaniques. Les sédiments contiennent des coraux fossiles et d'autres indicateurs biologiques qui aident à établir le moment et l'ampleur des fluctuations passées au niveau de la mer.
Une fois qu'ils ont une idée de la quantité de mer ont changé et où les scientifiques utilisent une technique appelée empreinte digitale au niveau de la mer pour déterminer les calottes glaciaires qui ont contribué à l'eau de fusion. Lorsque des calottes glaciaires massives fondent, l'augmentation du niveau de la mer qui en résulte n'est pas répartie uniformément dans le monde. Les eaux augmentent dans certains endroits plus que d'autres – et peuvent même tomber dans certains endroits – détendant sur l'emplacement de la source d'eau de fusion. Le schéma de l'élévation du niveau de la mer et de la chute à différents endroits du monde entier peut être utilisé pour tracer d'où provient de l'eau de fonte.
Les empreintes digitales au niveau de la mer nécessitent correctement la physique d'une calotte glaciaire à fond. La gravité, par exemple, joue un rôle important. Les calottes glaciaires sont si massives qu'elles exercent une traction gravitationnelle importante, attirant l'eau de l'océan vers eux. Alors qu'une calotte glaciaire fond et perd de la masse, sa traction gravitationnelle s'affaiblit, permettant à l'eau de s'éloigner. Cela signifie que le niveau de la mer près de la calotte glaciaire peut en fait diminuer en réponse à la fusion, tandis que les eaux augmentent ailleurs.
Un autre facteur important est la façon dont la Terre solide réagit aux événements de fusion. Des calottes glaciaires lourdes appuyent sur la croûte de la Terre. Lorsque la masse d'une calotte glaciaire diminue en raison de la fusion, la croûte sous les rebonds. Ce rebond crustal peut également éloigner l'eau de la source d'eau de fusion, redistribuant le changement de niveau de la mer à travers le monde.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé un modèle plus complet de ces processus de déformation crustale. Des recherches antérieures n'avaient modélisé la déformation élastique – la réponse rapide et de type trampoline aux changements de la masse de surface. Cependant, Coonin et ses collègues ont également considéré une deuxième réponse connue sous le nom de déformation visqueuse, dans laquelle le manteau, la couche de matériau sous la croûte terrestre, « coule » un peu comme du miel sur une plaque inclinée.
On supposait depuis longtemps que les réponses visqueuses se produisaient sur des milliers d'années et n'étaient pas importantes pour des événements de courte durée comme le pouls de la fonte 1A. Mais les résultats de récentes expériences de déformation des roches à l'Université Brown et ailleurs changent ce point de vue.
« Les gens ont montré que cette déformation visqueuse peut être importante dans les délais de décennies ou de siècles », a déclaré Harriet Lau, professeur adjoint au département de la Terre, en sciences environnementales et planétaires et co-auteur de l'étude. « Allie a pu incorporer cela dans sa modélisation de la déformation de la Terre solide dans le contexte de la physique du niveau de la mer. »
Un nouveau scénario
Le résultat est un scénario d'impulsion d'eau de fonte 1A qui diffère considérablement des reconstructions précédentes et s'aligne plus étroitement avec les données de niveau de la mer Paleo disponibles. Le nouveau scénario suggère que l'événement a commencé par une modeste fusion de la calotte glaciaire de la laurentide sur l'Amérique du Nord, qui a contribué à environ 10 pieds d'élévation du niveau de la mer. Cela a été suivi par une fusion plus dramatique des calottes glaciaires au-dessus de l'Eurasie et de l'Antarctique occidentale, qui a contribué respectivement à environ 23 et 15 pieds.
Les résultats de la recherche antérieurs avaient attribué le pouls de la fonte 1a principalement à une seule source – bien qu'ils ne soient pas toujours d'accord sur laquelle. Certains scientifiques l'ont attribué principalement à l'Amérique du Nord, tandis que d'autres ont pointé vers l'Antarctique. Cependant, aucun n'avait détecté le potentiel d'un lien causal entre les hémisphères.
« Nous montrons que l'utilisation de la physique appropriée fait une grande différence dans les prédictions au niveau de la mer », a déclaré Coonin.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement à quel point les calottes glaciaires sont dispatées, selon les chercheurs, mais les nouvelles résultats suggèrent que la fusion rapide de la calotte glaciaire du Groenland pourrait influencer la dynamique de la calotte glaciaire de l'Antarctique beaucoup plus grande – même si les deux sont à moitié d'un monde à part.
