Comment le climat a-t-il varié depuis la formation de la Terre ?

La chronologie de la Terre a été divisée en plusieurs périodes. La toute première, l’Hadéen (4,6-4 milliards d’années), du nom du dieu grec des Enfers Hadès, est une période plus fantasmée que décrite scientifiquement, tant le nombre de données disponibles est réduit. C’est certainement une ère de très forte activité volcanique pendant laquelle une partie de la chaleur de l’intérieur de la Terre s’évacue vers l’atmosphère. Durant ces 600 premiers millions d’années, les magmas d’une Terre jeune, expulsés par une activité volcanique intense, ont été rapidement submergés par des océans très chauds qui ont pratiquement recouvert toute la planète. Puis s’ouvre l’Archéen (4-2,5 milliards d’années). Quand cette très longue période débute, la Terre doit ressembler à une planète-océan avec quelques îles volcaniques. Les températures des océans sont estimées de 30 °C à 70 °C suivant l’interprétation des indicateurs dont on dispose, à cause de la teneur très élevée du CO2 atmosphérique et donc d’un effet de serre très intense. On observe peu de traces de glaciations avant la fin de l’Archéen. Mais méfions-nous. L’absence de preuves pour des périodes si lointaines n’est pas la preuve de l’absence tant les informations sont lacunaires. C’est au cours de cette époque que les continents tels qu’on les connaît aujourd’hui se sont formés et que la tectonique des plaques s’est mise en place. Ces deux événements ont bouleversé le cycle du carbone et le climat. L’érosion des sols a provoqué un transfert de carbone de l’atmosphère vers l’océan, car elle implique le carbone de l’air dans des réactions chimiques au contact des roches qui contiennent beaucoup de silicates. Ce transfert s’est traduit par une diminution de l’effet de serre, et donc par un refroidissement du climat qui a favorisé l’établissement d’une première glaciation.

La fin de l’Archéen et la transition vers la période suivante, le Protérozoïque, sont quant à elles très bien marquées par le Grand Événement d’oxydation (GEO) (2,4-2,2 milliards d’années). Cette première augmentation du taux d’oxygène dans l’atmosphère a modifié la composition de cette dernière en réduisant sa teneur en gaz à effet de serre, ce qui a conduit à la première glaciation massive de la planète.

Après cette première phase froide, le Protérozoïque apparaît comme une très longue période chaude, sans trace de glaciation pendant près de 1,5 milliard d’années. Mais à la fin de cette ère, la Terre entre dans une période froide dont l’apogée se conclut par deux épisodes glaciaires massifs.

L’explosion cambrienne, il y a 540 millions d’années, marque le début du Phanérozoïque. Elle correspond à une multitude de nouveaux fossiles révélateurs d’une diversification considérable du vivant. Au cours de cette dernière phase, bien mieux documentée que toutes les précédentes, les périodes glaciaires sont également rares. La principale se produit entre 320 et 270 millions d’années, à la limite du Carbonifère et du Permien. Elle est due à la tectonique des plaques.

À 320 millions d’années (voir planisphère no 1), un supercontinent, la Pangée, est issu de la collision entre deux blocs, ce qui provoque la formation d’un massif montagneux et de plateaux très élevés jusqu’à 3 000 mètres d’altitude. Le pôle sud est continental. Cette configuration contribue à l’établissement d’une glaciation entre 320 et 270 millions d’années, avec une calotte polaire au sud, favorisée par la diminution de la teneur en CO2 liée à l’enfouissement massif du carbone des arbres du Carbonifère (origine du charbon). Ces deux phénomènes ont agi conjointement à la limite Permo/Carbonifère, provoquant une chute des températures continentales. Mais, à part quelques rares périodes, au cours de ces 540 millions d’années, le climat de la Terre est plutôt chaud avec un taux de CO2 atmosphérique élevé et sans calottes de glace.

À 200 millions d’années (planisphère no 2), les continents sont plus rassemblés vers l’équateur et se fragmentent en deux blocs, Laurasie au Nord et Gondwana au Sud. Le pôle nord est continental. Cette configuration correspond à une période chaude. Ainsi, les dinosaures (250-65 millions d’années) ne connaissent que peu de moments glaciaires. À 66 millions d’années (planisphère no 3), à la fin du Crétacé, les continents sont très fragmentés, l’océan Atlantique s’est formé et l’Antarctique est en position polaire mais ne s’est pas encore englacée, le niveau marin est très élevé en l’absence de calottes polaires, cette configuration tectonique favorise des températures chaudes. Pendant cette période chaude, les éruptions volcaniques massives en Inde puis la chute d’une comète vont produire une extinction de masse et ouvrir la période du Tertiaire (65,25 milliards d’années).

À partir de l’Éocène, il y a 40 millions d’années, le taux de CO2 dans l’atmosphère est petit à petit divisé par quatre pour atteindre les chiffres actuels. La calotte glaciaire antarctique se forme il y a 34 millions d’années, puis celle du Groenland voici 3 millions d’années. Enfin, au Quaternaire, le climat se refroidit encore avec de grandes oscillations glaciaires/interglaciaires. À l’échelle de la très longue histoire climatique de la Terre, nous vivons donc depuis 2,5 millions d’années dans une période froide à très froide avec, avant la révolution industrielle, un taux de CO2 très bas et, situation rarissime, des calottes de glace dans chaque hémisphère.

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