Je vais vous parler cette semaine d'une découverte scientifique qui va permettre d'en savoir plus sur l'histoire volcanique de la Terre et ses interactions avec le climat.
On sait que les éruptions volcaniques majeures ont un impact sur le climat. Les cendres projetées dans la
stratosphère (1), à plus de 17 kilomètres d'altitude, réduisent pendant des mois l'ensoleillement,
refroidissant ainsi l'atmosphère. Un phénomène qui n'a pas lieu lorsque l'éruption est de faible intensité et que les poussières restent dans la troposphère.
L'histoire de la Terre est ponctuée d'éruptions, mais jusqu'à présent, il était impossible d'en estimer l'intensité sur les seules études
des carottes de glace prélevées en Antarctique ou au Groenland. En effet, rien ne permettait aux scientifiques de distinguer les cendres déposées suite à une violente mais lointaine éruption, d'une autre, bien plus faible, mais ayant eu lieu plus près.
En étudiant les différentes formes de dépôt d'acide sulfuriques correspondants à des éruptions récentes et connues, les chercheurs du laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE) (CNRS/Université Joseph Fourier) de Grenoble, en collaboration avec l'Université de Californie de San Diego, ont pu mettre en évidence une
variation isotopique, permettant dorénavant de connaître le type d'éruption qui a engendré le dépôt sur la glace.
Le mécanisme est le suivant : l'éruption dégage du dioxyde de soufre, rapidement oxydé par l'atmosphère en acide sulfurique. L'atome de soufre, présent dans la molécule d'acide, revêt différentes formes isotopiques. Le soufre possède 16 protons associés à 16, 17, 18 ou 20 neutrons dans son noyau. Le nombre de neutrons définit un isotope. Le soufre existe donc à l'état naturel sous 4 formes isotopiques dans une proportion bien connue. Cette proportion définit la composition isotopique. (2)
Si l'éruption volcanique est suffisamment violente, le nuage de poussières contenant l'acide sulfurique va atteindre la stratosphère, où le rayonnement UV n'a pas encore été réduit par la couche d'ozone.
Ce rayonnement modifie alors la composition isotopique du soufre. La poussière finit par se redéposer et on la retrouve sous forme d'une mince couche dans les carottes de glace. Il suffit ensuite d'évaluer la composition isotopique du soufre dans le dépôt pour en déduire si l'éruption a été suffisamment puissante pour projeter son nuage dans la stratosphère et ainsi réduire la luminosité et donc la température de l'atmosphère.
Les glaces du continent Antarctique et du Groenland, qui ont la sensibilité requise pour dévoiler l'histoire du volcanisme terrestre depuis 100 000 ans, vont donc permettre dorénavant de déterminer avec certitude la nature stratosphérique ou non d'une éruption, offrant ainsi la possibilité de quantifier l'impact climatique du volcanisme.
Ces travaux rendent ainsi possible la détermination de la portée climatique d'une éruption à partir uniquement des enregistrements glaciaires et donc d'étendre cette étude à des périodes passées pour lesquelles aucune autre information précise sur les volcans n'était jusqu'alors disponible.
(1) Haute atmosphère dont l'altitude est supérieure à environ 17 km.
(2) La composition isotopique stable en soufre détermine la concentration relative des différents isotopes stables du soufre contenu dans la matière. Les isotopes stables sont des noyaux atomiques qui possèdent un nombre de protons identique, conférant à cette matière les mêmes propriétés chimiques, mais un nombre de neutrons différents. La répartition des isotopes stables dans la matière est régie par les lois de la physique. Elle sert d'identification de la matière.
Sources : CNRS
photographie
Olivier FRIGOUT, pour la Rédaction.
Olivier FRIGOUT
