Une nouvelle étude révèle des signes d'un ancien écosystème de toundra sous la glace la plus épaisse du Groenland

Une analyse d’échantillons de sédiments oubliés depuis longtemps a permis d’identifier des champignons, du bois de saule, des restes d’insectes et une graine solitaire de pavot arctique.

Au cours des 1,1 million d'années écoulées, la partie la plus épaisse de la calotte glaciaire du Groenland a complètement fondu, ont indiqué des scientifiques dans une étude publiée aujourd'hui qui a analysé des morceaux fossilisés de mousse, des éclats de bois, des fragments d'insectes et de champignons, ainsi que la graine d'un pavot arctique.

Les échantillons, recueillis il y a plusieurs décennies sous 3 km de glace, montrent qu'il y avait un paysage de toundra rocheuse dans le centre du Groenland, avec des parcelles de mousse, de saules, de fleurs et d'insectes, lorsque la glace a fondu à une température moyenne mondiale proche du niveau prévu pour la fin de ce siècle.

Les résultats de cette nouvelle étude, publiés dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, devraient dissiper tout doute persistant selon lequel la calotte glaciaire du Groenland est très sensible à un réchauffement de quelques degrés Celsius seulement, a déclaré l'auteur principal Paul Bierman, géologue à l'Université du Vermont.

« Il y a des gens qui n'arrêtaient pas de dire : « Ce n'est que la limite de la calotte glaciaire, vous vous inquiétez trop » », a-t-il déclaré. « Maintenant que nous avons cet ensemble de fossiles, cela met fin à l'argument selon lequel « Oh, ne vous inquiétez pas pour le reste de la calotte glaciaire » ».

Les échantillons fossiles ont été découverts au fond d’une carotte de glace de trois kilomètres forée en 1993 sur un site appelé GISP2, près du sommet de la calotte glaciaire. Si toute la glace de la calotte en dessous fondait, le niveau de la mer augmenterait de 7,4 mètres. Bierman a déclaré que les fossiles sont magnifiques mais suscitent des inquiétudes « de pire en pire » quant aux effets du réchauffement climatique actuel causé principalement par la combustion des combustibles fossiles.

Si la glace recouvrant le centre de l’île avait fondu, a-t-il expliqué, alors la majeure partie du reste aurait dû fondre également, « et probablement pendant plusieurs milliers d’années, suffisamment de temps pour que le sol se forme et qu’un écosystème prenne racine ».

« Nous avons désormais la preuve directe que non seulement la glace a disparu, mais que des plantes et des insectes vivaient là », a-t-il déclaré. « Et c'est irréfutable. Il n'est pas nécessaire de se fier à des calculs ou à des modèles. »

Des preuves similaires proviennent d'une étude de 2016 montrant une « brûlure par rayons cosmiques » dans les roches du Groenland qui sont également désormais recouvertes de deux miles de glace, « à une époque du dernier million d'années environ, où les températures n'étaient pas beaucoup plus élevées qu'aujourd'hui », a déclaré Richard Alley, un géoscientifique de l'Université d'État de Pennsylvanie qui n'a pas participé à la nouvelle étude.

« La nouvelle étude confirme et étend ces informations, montrant que la glace a disparu suffisamment longtemps pour établir un écosystème de toundra reconnaissable comme les écosystèmes froids modernes », a-t-il déclaré. Les données ne montrent pas la température exacte ni la vitesse de fonte de la glace, mais la nouvelle étude « confirme qu'une grande partie de l'élévation du niveau de la mer s'est produite à une époque où les causes du réchauffement n'étaient pas particulièrement extrêmes, ce qui nous donne un avertissement des dommages que nous pourrions causer si nous continuons à réchauffer le climat ».

Halley Mastro, co-auteur de l'étude et chercheur en paléoclimatologie à l'université du Vermont, a passé de longues heures à étudier les vestiges biologiques au microscope et a déclaré que cette découverte n'était pas une surprise totale. Des études antérieures réalisées à partir du même échantillon de carottes de bulles de gaz dans les couches de glace au-dessus des sédiments avaient révélé des niveaux élevés de composés organiques comme l'azote qui ne pouvaient pas être expliqués par des variations atmosphériques, laissant la matière organique du niveau du sol comme source probable.

Comme Bierman, Mastro pense que les sédiments organiques remontent à une période interglaciaire, il y a environ 400 000 ans, lorsque les niveaux de dioxyde de carbone étaient probablement bien plus bas qu'aujourd'hui, mais que les températures estivales étaient plus élevées et les courants océaniques très différents de ceux d'aujourd'hui. Des échantillons comparables prélevés sous une glace plus fine, à Camp Century, dans le nord-ouest du Groenland, ont été stockés d'une manière qui a permis une datation plus précise.

La fonte des glaces au Groenland intensifie déjà les phénomènes climatiques extrêmes

Des recherches publiées en janvier 2024 ont montré que les scientifiques avaient auparavant sous-estimé le taux de perte de glace du Groenland d'environ 20 %, et d'autres études récentes montrent de nouvelles menaces, comme de vastes zones d'accumulation de neige fondante, ainsi qu'une augmentation des précipitations extrêmes et un réseau nouvellement documenté de microfissures sur la calotte glaciaire qui pourraient également accélérer la fonte.

En plus de faire monter le niveau des océans, l’eau qui s’écoule dans l’Atlantique Nord en provenance de la fonte des glaces du Groenland et d’autres régions de l’Arctique contribue également aux conditions météorologiques extrêmes en Europe, selon une étude de mars 2024. Et ce même afflux d’eau glacée perturbe probablement aussi le courant méridional de retournement de l’Atlantique (AMOC), qui transporte la chaleur de l’équateur vers l’Arctique. Une défaillance ou un affaiblissement significatif de l’AMOC aurait des conséquences climatiques désastreuses, en particulier en Europe, y compris l’effondrement potentiel de l’agriculture dans le nord de l’Europe.

Selon Bierman, le réchauffement climatique ronge les bords de la calotte glaciaire, mais la fait également fondre à partir du sommet, avec des boucles de rétroaction inquiétantes. À la périphérie, lorsque la glace fond, elle expose des roches et un sol plus sombres qui se réchauffent et accélèrent la fonte des bords. Et lorsque l'altitude du sommet de la calotte glaciaire diminue, les couches plus chaudes de l'atmosphère accélèrent également la fonte.

À mesure que le sommet de la calotte glaciaire s'abaisse, la neige finira par cesser de s'accumuler, et « ce sera la fin de la glace », a-t-il déclaré. « Je pense que c'est la véritable crainte, la raison pour laquelle nous devrions avoir peur. »

En 2023, les scientifiques ont démontré de manière concluante que la période 2000-2010 avait été la décennie la plus chaude jamais enregistrée depuis au moins 1 000 ans à la surface de la glace au sommet de la calotte glaciaire du Groenland.

Joseph MacGregor, chercheur scientifique au Goddard Space Flight Center de la NASA, qui n'a pas participé à la nouvelle étude, a déclaré que les scientifiques avaient déjà soupçonné que la calotte glaciaire avait fondu pendant l'une des périodes interglaciaires de l'histoire géologique récente.

La nouvelle étude renforce l'idée selon laquelle « le paysage du Groenland pourrait être très différent dans quelques générations si le réchauffement anthropique continue sur sa lancée actuelle », a-t-il déclaré.

« L’idée la plus répandue, et encore relativement répandue, est que la glace du Groenland est plus stable que certaines parties de la calotte glaciaire de l’Antarctique », a-t-il déclaré. « Cela est peut-être toujours vrai, mais l’étude de Bierman contribue à étayer l’idée que la calotte glaciaire du Groenland est encore très sensible au réchauffement. »

Bierman a déclaré qu'aucun des changements survenus au Groenland ne devrait surprendre quiconque a observé et écouté la science au cours des dernières décennies, « mais la rapidité avec laquelle ils nous ont rattrapés est un peu surprenante ».