Si les données collectées peuvent être utilisées pour construire des modèles climatiques de haute qualité de la Terre, elles peuvent être appliquées à l'étude de l'ancien climat de Mars et d'autres mondes rocheux.
Les scientifiques soutiennent depuis longtemps que les fluctuations périodiques du climat de la Terre sont dues à des changements cycliques dans la distribution de la lumière solaire atteignant sa surface. Cela est dû à la rotation autour de l'axe, à l'ellipticité de l'orbite et aux interactions gravitationnelles subtiles avec d'autres planètes, astéroïdes et corps du système solaire.
Les itinéraires planétaires changent avec le temps, ce qui peut modifier la durée des cycles. Cela rend difficile pour les scientifiques de démêler ce qui a causé de nombreux changements climatiques anciens. Et, plus ce problème est éloigné dans le passé.
«De minuscules changements dans le mouvement d'une planète affectent les autres. Au fil des millénaires, ces changements résonnent les uns avec les autres et l'ensemble du système se transforme d'une manière qui ne peut être prédite en utilisant même les calculs mathématiques les plus avancés », explique Paul Olsen, géologue et paléontologue à l'observatoire de la Terre Lamont-Doherty à l'Université de Columbia (États-Unis).
L'alignement des trois planètes (Jupiter, Mars, Vénus) et de la Lune qui ont le plus grand impact sur l'orbite terrestre. Le prototype de la photo était une photographie de l'astronaute de la NASA Scott Kelly, prise le 7 octobre 2015 depuis la Station spatiale internationale. Crédit: Paul Olsen.
Jusqu'à présent, les chercheurs ont pu calculer les mouvements relatifs des planètes et leur influence possible sur le climat de la Terre avec une précision suffisante en seulement 60 millions d'années, négligeable par rapport à 4,6 milliards d'années d'histoire.
Cependant, Paul Olsen et son équipe ont maintenant repoussé ces limites à un record il y a 200 millions d'années. En 2018, en comparant les changements périodiques dans les sédiments anciens collectés en Arizona et dans le New Jersey, les chercheurs ont identifié un cycle de 405000 ans de l'orbite terrestre, qui ne semble pas avoir changé au cours des 200 derniers millions d'années - une sorte de métronome à partir duquel ils peuvent tous les autres cycles doivent être mesurés.
En utilisant les mêmes sédiments, dans une nouvelle étude présentée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, les géologues rapportent avoir trouvé une période climatique encore plus longue de 2,4 millions d'années, qui était auparavant de 1,75 million d'années.
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Le géologue Paul Olsen au parc national de la forêt pétrifiée de l'Arizona, où 200 millions de pierres aident à révéler les orbites de certaines planètes du système solaire. Crédit: Kevin Krajick / Earth Institute, Université de Columbia.
Grâce à ces deux expériences majeures, les scientifiques ont appris que les changements dans les climats tropicaux d'humidité à sec à l'époque des premiers dinosaures, il y a environ 252 à 199 millions d'années, se sont produits dans des cycles orbitaux d'une durée d'environ 20 mille, 100 mille et 400 mille ans, ainsi que un cycle beaucoup plus long de 1,75 million d'années, qui a maintenant 2,4 millions d'années. Selon l'équipe, cette différence est causée par la danse gravitationnelle entre la Terre et Mars. «Cette différence est l'empreinte du chaos dans le système solaire», déclare Paul Olsen.
Pour tester les données obtenues sur l'influence de la planète rouge sur le climat de la Terre, l'équipe scientifique a entrepris de forer des échantillons à des latitudes plus élevées d'un ancien lac au-delà des cercles paléarctique ou antarctique.
Si les données collectées permettent de construire des modèles climatiques de haute qualité de la Terre, elles peuvent être appliquées à l'étude du climat de l'ancienne Mars et d'autres mondes rocheux. "Mais plus excitant est l'opportunité de tester des théories aussi contradictoires que l'existence possible d'un plan de matière noire dans notre galaxie, à travers lequel le système solaire passe périodiquement", les auteurs du rapport d'étude.
Carte numérique d'élévation des sédiments formés au fond d'un lac il y a environ 220 millions d'années près de Flemington, New Jersey (USA). Crédit: Image LIDAR, US Geological Survey; colorisation numérique par Paul Olsen.
La recherche paléoclimatique révèle non seulement le passé, mais est également directement liée au présent. Alors que le climat dépend fortement de l'orbite, il est également influencé par la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre. Nous approchons maintenant d'un moment où les niveaux de CO2 pourraient être aussi élevés qu'ils l'étaient il y a 200 millions d'années. La combinaison des données donnera aux climatologues l'occasion de voir l'interaction de tous les facteurs et aidera également dans la recherche de la vie sur Mars et des exoplanètes habitables.
