FORMATION DE LA CALOTTE ANTARCTIQUE

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Au cours des temps géologiques, le continent Antarctique et sa calotte n'ont pas toujours été tels qu'on les connaît aujourd'hui. Ce continent, bien que situé autour du pôle Sud depuis plus de 70 millions d'années (Ma), n'a pas toujours été recouvert de glace. L'âge du début de la formation de la calotte est estimé à environ 34 Ma avant notre ère, lors de la transition entre l'Éocène et l'Oligocène. Les causes possibles de l'englacement de l'Antarctique sont peu nombreuses ; deux hypothèses se sont opposées pendant plusieurs décennies.

La première est en relation avec la formation d'un courant océanique circulant dans le sens horaire autour de l'Antarctique. Ce courant, toujours actif aujourd'hui, est connu sous le nom de courant circumpolaire antarctique ou antarctic circumpolar current (A.C.C.) en anglais. Il a pour effet de refroidir l'Antarctique en l'isolant des eaux chaudes provenant des tropiques. Le climat, devenu localement plus froid, entraîne alors le développement de la calotte. Ce courant ne peut exister si les passages océaniques au sud de l'Australie et au sud de l'Amérique du Sud sont fermés, comme c'était le cas au début du Cénozoïque. En effet, il y a plus de 50 Ma, ces deux continents étaient rattachés au continent Antarctique et formaient deux barrières géographiques infranchissables, qui ont disparu ensuite en raison de l'activité de la tectonique des plaques. Le passage de Drake, entre l'Amérique du Sud et l'Antarctique, est le dernier à s'ouvrir aux alentours de 34 Ma. Bien que cette datation soit peu précise, il est désigné comme un potentiel coupable de la formation de la calotte antarctique.

La seconde hypothèse tient compte de la diminution de la concentration en dioxyde de carbone (CO2) qui, au-dessous d'un certain seuil, entraînerait un refroidissement global permettant la formation de la calotte. Le CO2 étant un gaz à effet de serre, sa fluctuation peut donc réchauffer ou refroidir le climat. Bien qu'on ne puisse pas mesurer directement cette concentration au cours des temps géologiques, les enregistrements sédimentaires marins et continentaux permettent de l'estimer en la calculant à partir de différents marqueurs. Les plus récentes compilations montrent que la transition Éocène-Oligocène coïncide avec une baisse du taux de dioxyde de carbone (CO2) qui passe d'environ quatre fois le taux préindustriel (4 PAL ; 1 PAL = 280 ppm [partie par million]) à environ 1 PAL à la fin de l'Oligocène. Grâce à des modèles numériques simples du climat et de la calotte de glace, des chercheurs américains ont calculé un seuil d'englacement de 2,5 à 3 PAL quelle que soit la configuration du passage de Drake. La compilation de CO2 montre que ce taux est franchi dans le même intervalle de temps que le début de la formation de la calotte antarctique. Le CO2 peut donc également être la cause de la formation de la calotte antarctique.

En 2012, une équipe franco-norvégienne a découvert que ces deux hypothèses ne sont pas forcément opposées. Grâce à un modèle numérique complexe du climat, ils ont observé comment évolue l'A.C.C. dans le modèle numérique en faisant varier le taux de CO2 atmosphérique et en maintenant les passages océaniques ouverts. Ils montrent que l'A.C.C. est faible ou inexistant lorsque le CO2 est supérieur à 2 PAL. En revanche, lorsque le CO2 atteint des valeurs inférieures ou égales à 2 PAL, l'A.C.C. s'intensifie jusqu'à atteindre un débit fort à 1,5 PAL. Il apparaît alors que la mise en place de l'A.C.C. ne dépend pas uniquement de l'ouverture du passage de Drake comme on le croyait, mais également du CO2. En d'autres termes, il est nécessaire d'avoir un climat froid pour maintenir un A.C.C. fort. Selon ces résultats et en comparant avec les données de CO2 disponibles, l'A.C.C. n'a pu s'intensifier qu'à la fin de l'Oligocène, bien après la formation de la calotte. La baisse du CO2 apparaît alors comme la principale cause de la formation de la calotte antarctique. En revanche, la cause de cette baisse de CO2 reste à déterminer.

Débit du courant circumpolaire antarctique

Dessin : Débit du courant circumpolaire antarctique

Débit du courant circumpolaire antarctique (A.C.C.) estimé sur une certaine profondeur selon le modèle numérique, aujourd'hui à 1 PAL (en haut à gauche) puis, de bas en haut, à 34 Ma avec un CO2 variable. On voit bien l'A.C.C. s'intensifier lorsque le CO2 atteint 2 PAL. Un sverdrup... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : docteur en géosciences, chercheur au C.N.R.S., laboratoire Géosciences environnement Toulouse, Observatoire Midi-Pyrénées

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Vincent LEFEBVRE, « FORMATION DE LA CALOTTE ANTARCTIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/formation-de-la-calotte-antarctique/