Le Grand Canyon est l’une des sept merveilles naturelles du monde, connue pour ses vallées spectaculaires et ses couches rocheuses qui couvrent des millions d’années d’histoire de la Terre.
Mais sous la surface se trouvent de vastes systèmes de grottes qui pourraient contenir des indices permettant de mieux comprendre l’avenir du changement climatique en étudiant le passé de la nature.
Une équipe de recherche dirigée par le paléoclimatologue et professeur de l’UNLV Matthew Lachniet a récupéré une ancienne stalagmite dans le sol d’une grotte intacte du Grand Canyon.
En analysant la géochimie des gisements minéraux, ils ont pu reconstruire les régimes de précipitations au cours de la période de réchauffement rapide qui a suivi la dernière période glaciaire, qui a duré il y a environ 14 000 à 8 500 ans.
Comment les stalagmites révèlent les changements climatiques passés
Les stalagmites sont des formations en forme de cône qui poussent vers le haut à partir du sol de la grotte lorsque l’eau s’écoule du plafond.
L’eau transporte des minéraux dissous, comme le carbonate de calcium, qui s’accumulent avec le temps et forment des couches.
En forant une carotte d’une stalagmite et en mesurant sa composition chimique, les scientifiques peuvent déduire la quantité d’eau qui s’est infiltrée dans la grotte à différents moments du passé.
L’un des indicateurs clés des précipitations passées est le rapport des isotopes de l’oxygène dans la stalagmite.
L’oxygène possède deux isotopes stables : l’oxygène-16 et l’oxygène-18.
Le rapport de ces isotopes dépend de la source et de la température de l’eau.
Par exemple, l’eau qui s’évapore de l’océan est enrichie en oxygène 16, tandis que l’eau qui se condense dans les régions plus froides est enrichie en oxygène 18.
En mesurant le rapport isotopique de l’oxygène dans la stalagmite, les scientifiques peuvent estimer où et quand l’eau est originaire.
Un autre indicateur des précipitations passées est la quantité de métaux traces, tels que le magnésium et le strontium, dans la stalagmite.
Ces métaux proviennent du substrat rocheux et du sol que traverse l’eau avant d’atteindre la grotte.
La quantité de ces métaux dépend de la quantité d’eau disponible pour les dissoudre. Plus d’eau signifie plus de dilution et moins de métaux, tandis que moins d’eau signifie plus de concentration et plus de métaux.
En mesurant la teneur en traces de métaux dans la stalagmite, les scientifiques peuvent estimer la quantité d’eau infiltrée dans la grotte.
Ce que révèle la stalagmite sur les pluies de mousson passées
Les chercheurs ont découvert que la stalagmite présentait des niveaux croissants d’infiltration d’eau dans la grotte il y a entre 14 000 et 8 500 ans, au cours d’une période connue sous le nom de début de l’Holocène, lorsque les températures augmentaient dans toute la région.
Cela suggère qu’il y a eu plus de précipitations à cette période, surtout en été.
À l’aide d’un modèle paléoclimatique, les chercheurs ont déterminé que cela était probablement dû aux pluies de mousson estivales intensifiées et étendues dans le sud-ouest des États-Unis et le nord-ouest du Mexique.
La mousson d’été est caractérisée par une augmentation des orages et des précipitations qui se produisent généralement entre juin et la mi-septembre.
Elle est déterminée par les modèles de circulation atmosphérique qui dépendent de la différence de température entre la terre et l’océan.
Les chercheurs ont émis l’hypothèse qu’au début de l’Holocène, des températures plus élevées provoquaient une fonte plus rapide des manteaux neigeux hivernaux et une évaporation plus rapide des eaux de surface, ce qui augmentait l’humidité de l’atmosphère.
Cette humidité était ensuite transportée par les vents vers des altitudes plus élevées sur le plateau du Colorado, où elle se condensait et tombait sous forme de pluie.
Ces précipitations estivales accrues ont contribué à la recharge des eaux souterraines de la région, qui ont alimenté les grottes et les aquifères.
Ce que cela signifie pour les futurs impacts climatiques
Les résultats de cette étude ont des implications pour comprendre comment le changement climatique futur pourrait affecter les pluies de mousson estivale et les ressources en eaux souterraines de la région.
Les chercheurs ont noté que la majeure partie de l’eau qui s’infiltre actuellement à travers le substrat rocheux et dans les grottes et les aquifères provient de la fonte des neiges hivernale.
Cependant, au début de l’Holocène, lorsque les températures maximales n’étaient que légèrement plus chaudes qu’aujourd’hui, l’humidité estivale et hivernale a contribué à la recharge des eaux souterraines.
Les chercheurs ont suggéré que le réchauffement futur, qui pourrait entraîner une augmentation des températures au-dessus de celles du début de l’Holocène, pourrait également entraîner une augmentation des précipitations estivales sur le plateau élevé du Colorado et une intensification de la mousson en Amérique du Nord.
Cela pourrait avoir des effets positifs sur la recharge et la disponibilité des eaux souterraines, mais également des effets négatifs sur les crues soudaines et l’érosion.
Les chercheurs ont également averti que leurs découvertes sont basées sur une stalagmite provenant d’une grotte et que d’autres études sont nécessaires pour confirmer leurs résultats et explorer les variations régionales.
Ils ont également souligné que d’autres facteurs, tels que les activités humaines et les changements d’affectation des terres, peuvent affecter la recharge et la qualité des eaux souterraines d’une manière qui n’est pas prise en compte par leur étude.
Le Grand Canyon n’est pas seulement une merveille naturelle, mais aussi un laboratoire naturel pour étudier les changements climatiques passés et futurs.
En enquêtant sur ses anciens secrets cachés dans les grottes, les scientifiques peuvent mieux comprendre comment la nature réagit au réchauffement des températures et aux changements dans les régimes de précipitations.
Cela peut nous aider à nous préparer et à nous adapter aux défis et opportunités que le changement climatique peut apporter.
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