Les anciennes graines de pavot et le bois de saule offrent des indices sur la dernière fonte de la calotte glaciaire du Groenland et un aperçu d'un avenir plus chaud

https://theconversation.com/ancient-poppy-seeds-and-willow-wood-offer-clues-to-the-greenland-ice-sheets-last-meltdown-and-a-glimpse-into-a-warmer-future-233183

Lorsque nous avons focalisé notre microscope sur l'échantillon de sol pour la première fois, des morceaux de matière organique sont apparus :une minuscule graine de pavot, l'œil composé d'un insecte, des brindilles de saule cassées et des spores de mousse à pointes.Les sphères de couleur sombre produites par les champignons du sol dominaient notre vision.

C'étaient incontestablement les restes d'un écosystème de toundra arctique – et la preuve que la totalité de la calotte glaciaire du Groenland a disparu plus récemment qu’on ne le pense.

Ces minuscules indices de vie passée provenaient d’un endroit des plus improbables : une poignée de terre enfouie sous 3 km de glace sous le sommet de la calotte glaciaire du Groenland.Les projections de la fonte future de la calotte glaciaire sont sans ambiguïté :Quand la glace aura disparu au sommet, au moins 90% de la glace du Groenland aura fondu.

Four maps of Greenland show ice loss at various stages, calculated by model — Les résultats d’un modèle de calotte glaciaire montrent quelle proportion de la calotte glaciaire du Groenland survit lorsque la glace disparaît des sites de carottage de Camp Century (point blanc), GISP2 (point rouge) et DYE-3 (point noir). Modifié à partir de Schaefer et al., 2016, Nature

En 1993, les foreurs présents au sommet ont réalisé la carotte de glace du projet 2 de l'inlandsis du Groenland, ou GISP2, surnommé le machine à remonter le temps de trois kilomètres.Les graines, brindilles et spores que nous avons trouvées provenaient de quelques centimètres de terre au fond de ce noyau – une terre qui avait été enfouie au sec, intacte pendant trois décennies dans un endroit sans fenêtre. Installation de stockage du Colorado.

Notre nouvelle analyse s'appuie sur le travail d'autres personnes qui, au cours de la dernière décennie, ont érodé la croyance que la calotte glaciaire du Groenland était présente en permanence depuis au moins 2,6 millions d’années, lorsque les périodes glaciaires du Pléistocène ont commencé.En 2016, des scientifiques mesurant des isotopes rares dans la roche au-dessus et au-dessous de l'échantillon de sol du GISP2 ont utilisé des modèles pour suggérer que la glace avait disparu au moins une fois. au cours des 1,1 millions d’années passées.

Aujourd’hui, en trouvant des vestiges de toundra bien préservés, nous avons confirmé que la calotte glaciaire du Groenland avait effectivement fondu auparavant et exposé les terres situées sous le sommet suffisamment longtemps. pour que le sol se forme et pour que la toundra y pousse.Cela nous indique que la calotte glaciaire est fragile et pourrait à nouveau fondre.

Drill dome on Greenland ice sheet — Le camp de forage de glace GISP2 au sommet de la calotte glaciaire du Groenland a aujourd'hui une température moyenne de moins 7 degrés Fahrenheit (moins 22 Celsius). Christine Massey, CC PAR

A rocky landscape with ice nearby. — Les restes végétaux gelés suggèrent que le centre du Groenland ressemblait probablement autrefois à cette toundra rocheuse sèche, photographiée au nord-ouest du Groenland. Paul Bierman/Université du Vermont, CC BY-ND

Un paysage avec des coquelicots arctiques et des mousses

À l’œil nu, les minuscules fragments de vie passée sont banals : des taches sombres flottent entre des grains brillants de limon et de sable.Mais vue au microscope, l’histoire qu’ils racontent est stupéfiante.Ensemble, les graines, les mégaspores et les parties d’insectes dressent le portrait d’un environnement froid, sec et rocheux qui existait au cours du dernier million d’années.

Au-dessus du sol, des coquelicots arctiques poussaient parmi les rochers.Au sommet de chaque tige de cette herbe petite mais tenace, une seule fleur en coupe suivait le soleil à travers le ciel pour tirer le meilleur parti de la lumière de chaque jour.

A photo of a yellow poppy next to a photo of a seed — La graine que nous avons trouvée dans le sol gelé, récupérée sous 3 km de glace, à droite, provient d'un pavot arctique, à gauche. Arterra/Universal Images Group via Getty Images (à gauche), Halley Mastro/Université du Vermont (à droite)

De minuscules insectes bourdonnaient au-dessus de tapis de minuscules mousses rocheuses, rampant sur la surface graveleuse et portant des spores en été.

A photo of spike moss and a photo shot under a microscope showing spheres that are spores. — Mousse de roche moderne (à gauche) et mégaspores de mousse de roche (sphères beiges, à droite) provenant de l'échantillon de sol GISP2. J.F.Clovis/Autorisation de la Smithsonian Institution (à gauche), Halley Mastro/Université du Vermont (à droite)

Dans le sol rocheux se trouvaient des sphères sombres appelées sclérotes, produites par des champignons qui s’associent aux racines des plantes dans le sol pour les aider à obtenir les nutriments dont elles ont besoin.À proximité, des saules adaptés à la vie dans la toundra rude avec leur petite taille et leurs poils duveteux recouvrant leurs tiges.

A photo of Arctic willow shrubs, which look nothing like willow trees, and a photo of a tiny wood piece under a microscope. — Trois fragments de bois, montrés au microscope électronique à haute puissance, à droite, étaient des saules arctiques – non pas provenant de grands arbres mais plutôt des restes d'arbustes atteignant la hauteur des chevilles, à gauche, qui caractérisent aujourd'hui la toundra du Groenland. Pierre Prokosch ;(à gauche), Barry Rock/Université du New Hampshire (à droite)

Chacun de ces êtres vivants a laissé des indices dans cette poignée de sol – des preuves qui nous indiquent que la glace du Groenland a été remplacée par un écosystème de toundra robuste.

La glace du Groenland est fragile

Nos découvertes, publiées en août.5, 2024, dans le Actes de l'Académie nationale des sciences, démontrent que la glace du Groenland est vulnérable à la fonte à des concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone inférieures à celles d’aujourd’hui.Les inquiétudes concernant cette vulnérabilité ont poussé les scientifiques à étudier la calotte glaciaire depuis les années 1950.

Dans les années 1960, une équipe d’ingénieurs a extrait la première carotte de glace profonde au monde. Camp Siècle, un base militaire à propulsion nucléaire construit dans la calotte glaciaire à plus de 100 milles de la côte nord-ouest du Groenland.Ils ont étudié la glace, mais ils n’ont guère utilisé les morceaux de roche et de terre soulevés par le fond de la carotte.Ceux-ci ont été stockés puis perdus jusqu'en 2019, date à laquelle ils ont été redécouvert dans un congélateur de laboratoire.Notre équipe faisait partie des scientifiques appelés à les analyser.

A man in a fur-lined coat removes a long ice core about as wide as his hand — George Linkletter, travaillant pour les États-UnisLe laboratoire de recherche et d'ingénierie des régions froides du Corps of Engineers de l'Armée examine un morceau de carotte de glace dans la tranchée scientifique du Camp Century.La base fut fermée en 1966. NOUS.Photographie de l'armée

Dans le sol du Camp Century, nous avons également trouvé des restes de plantes et d'insectes qui avaient été gelé sous la glace.Utiliser des isotopes rares et techniques de luminescence, nous avons pu les dater d'une époque il y a environ 400 000 ans, lorsque les températures étaient similaires à celles d'aujourd'hui.

Two microscope images show tiny plant parts. One a moss stem and the other a sedge seed. — Les restes superbement préservés d'une mousse vieille de 400 000 ans, à gauche, et d'une graine de carex, à droite – trouvées dans le noyau du sol sous la calotte glaciaire du Groenland à Camp Century – aident à raconter l'histoire de ce qui vivait là lorsque la glace était parti. Halley Mastro/Université du Vermont

Une autre carotte de glace, DYE-3, provenant du sud du Groenland, contenait de l'ADN montrant que des forêts d'épicéas couvraient cette partie de l'île à un moment donné au cours du dernier million d'années.

Les preuves biologiques démontrent de manière convaincante la fragilité de la calotte glaciaire du Groenland.Ensemble, les résultats de trois carottes de glace ne peuvent signifier qu’une seule chose :À l'exception peut-être de quelques zones montagneuses à l'est, la glace a dû fondre sur toute l'île au cours du dernier million d'années.

Perdre la calotte glaciaire

Lorsque la glace du Groenland disparaît, la géographie du monde change – et c’est un problème pour l’humanité.

À mesure que la calotte glaciaire fond, le niveau de la mer finira par monter de plus de 23 pieds, et les villes côtières seront inondées.La majeure partie de Miami sera sous l’eau, tout comme Boston, New York, Mumbai et Jakarta.

A 3D map of Boston showing sea level if most of Greenland melted. It covers most of the city and surrounding areas. — Voilà à quoi ressemblerait une élévation du niveau de la mer de 5 mètres à Boston. Architecture 2030

Aujourd'hui, le niveau de la mer augmente de plus d'un pouce chaque décennie, et à certains endroits, plusieurs fois plus rapide.D’ici 2100, lorsque les enfants d’aujourd’hui seront grands-parents, le niveau de la mer dans le monde sera probablement plus élevé de plusieurs mètres.

Utiliser le passé pour comprendre l'avenir

La fonte rapide des glaces modifie l’Arctique.Les données sur les écosystèmes passés, comme celles que nous avons recueillies sous la glace du Groenland, aident les scientifiques à comprendre comment l’écologie de l’Arctique va changer à mesure que le climat se réchauffe.

Lorsque les températures augmentent, la neige d’un blanc éclatant fond et la glace rétrécit, exposant les roches et le sol sombres qui absorbent la chaleur du soleil.L'Arctique est devenir plus vert avec chaque année qui passe, dégel du pergélisol sous-jacent et libérer davantage de carbone, ce qui réchauffera davantage la planète.

Les auteurs partagent leurs recherches et images du forage de carottes de glace.Quincy Massey-Bierman/Université du Vermont.

Le changement climatique d’origine humaine est en passe de réchauffer l’Arctique et le Groenland au-delà des températures qu’ils connaissent depuis des millions d’années. Pour sauver la glace du Groenland, des études montrent que le monde devra arrêter les émissions de gaz à effet de serre provenant de ses systèmes énergétiques et réduire les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Comprendre les conditions environnementales qui ont déclenché la dernière disparition de la calotte glaciaire et la façon dont la vie au Groenland a réagi sera crucial pour évaluer les risques futurs auxquels seront confrontées la calotte glaciaire et les communautés côtières du monde entier.

Autorisé sous: CC-BY-SA