La grande extinction du Dévonien-Carbonifère : une nouvelle explication

Les géologues ont tenté d’expliquer l’extinction du Dévonien-Carbonifère par la disparition de la couche d’ozone entourant la Terre en raison d’un réchauffement brutal du climat mais les arguments avancés n’étaient pas vraiment étayés par des évidences scientifiques irréfutables. Cette extinction massive eut lieu il y a 350 millions d’années et l’hypothèse d’éruptions volcaniques massives fut également avancée. Cependant la difficulté consiste à trouver des traces d’un événement cataclysmique ayant provoqué cette extinction dans les couches géologiques car le remodelage de la croute terrestre a toujours été incessant. La palynologie ou étude des pollens, dans le cas présent fossiles, a montré que ces pollens présentaient des malformations témoins de dégradations sévères de l’environnement comme par exemple des dommages profonds dus à d’intenses radiations UV-B. Ce rayonnement UV-B intense favorisé par une disparition de la couche d’ozone aurait catalysé la formation de radicaux hypochlorite ClO ayant contribué à la disparition de toute vie à la surface de la Terre pendant plusieurs dizaines de milliers d’années, seules des espèces marines et quelques espèces terrestres souterraines auraient survécu.

La nouvelle hypothèse est l’explosion d’une supernova qui génère un puissant flux de rayons gamma, de rayons X, de neutrons et de particules ionisées et poussières atteignant la Terre longtemps après l’explosion elle-même puisque voyageant à des vitesses inférieures à celle de la lumière. Pour prouver que cette hypothèse n’est pas une vue de l’esprit les géophysiciens de l’Université d’Urbana-Champaigne dans l’Etat d’Illinois ont donc recherché la présence de radio-isotopes dans des couches géologiques correspondant à cette extinction du Dévonien-Carbonifère. Les candidats sont le Samarium-146, l’uranium-235 et le plutonium-244 contenus dans les poussières ayant atteint la Terre à la suite de cette explosion. Les géophysiciens ont donc trouvé un champ d’investigation passionnant consistant à trouver des couches géologiques présentant un rapport isotopique samarium-146/samarium-144 favorable, de l’ordre de 0,2, pour être expliqué par un événement cosmique. À cette échelle de temps l’incertitude de quelques centaines de milliers d’années est acceptable. Il reste à trouver un reste d’explosion de supernova dans l’environnement immédiat de la Terre, c’est-à-dire à moins de 50 à 100 années-lumière. Pour se faire une idée de la distance entre le soleil et l’étoile la plus proche, celle-ci est de 4,24 années-lumière et les géantes rouges instables les plus proches, Bételgeuse et Antarès se trouvent à 500-600 années-lumière du Soleil, trop éloignée pour son explosion efface toute trace de vie sur Terre. Elles n’ont pas encore explosé, il reste quelques espoirs …

Source : http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1072/pnas.2013774117

Changements climatiques : un effet des rayons cosmiques ?

Le premier mai 1006 puis en 1054 eurent lieu deux évènements cosmiques remarquables qui ont été répertoriés par les chroniqueurs tant en Europe qu’en Chine ou en Egypte. Il s’agit de l’explosion d’étoiles massives, phénomènes appelés supernova, qui inondèrent l’Espace de particules et de rayonnements divers. La première explosion (SN1006, illustration du « reste » de cette explosion) provoqua ce que les astronomes de l’époque appelèrent une nouvelle étoile tellement brillante qu’elle était non seulement visible à l’oeil nu en plein jour mais qu’elle éclairait suffisamment la nuit pour distinguer les ombres portées. Sa luminosité apparente correspondait à celle de la Lune au premier quartier. Elle eut pourtant lieu 7200 ans plus tôt dans notre Galaxie dans la constellation du Loup. La deuxième explosion (SN1054) eut lieu 48 ans plus tard dans la constellation du Taureau et il en reste aujourd’hui de magnifiques volutes colorées, témoins de ce cataclysme (illustrations Wikipedia) qui eut lieu en réalité 6500 années plus tôt.

En analysant les carottes glaciaires du dôme Fuji dans l’Antarctique les physiciens du Riken Institute au Japon ont pu retrouver des traces de ces deux explosions. Il s’agit d’ions nitrate formés dans la haute atmosphère par le rayonnement gamma provenant de ces supernova (lien : https://arxiv.org/pdf/0902.3446.pdf accès libre). Les physiciens qui se sont affairé pour analyser ces carottes glaciaires ont pris soin d’éliminer toute autre cause comme des éruptions volcaniques ou d’autres variations brutales du climat. Deux pics séparés d’environ 47 ans – à la précision des mesures près – correspondent à ces deux explosions massives.

Le Soleil émet également des rayons gamma et comme il est possible de le remarquer dans la figure ci-dessus l’évolution de la quantité de nitrates suit à peu un cycle d’environ onze ans qui a été corrélé par les auteurs de cette étude aux cycles solaires. Il est important de noter que l’échelle des temps est double. La calibration tient en effet compte de la compressibilité de la glace et il existe deux modèles de calibration différents qui ont été explicités dans cette figure. Enfin l’évènement daté de 1080 n’a pas pu être lié à une autre supernova car il n’existe aucun document dans l’Hémisphère nord qui ait relaté un tel évènement cosmique. Peut-être alors s’agissait-il d’une supernova invisible depuis les contrées septentrionales habitées.

Toujours est-il que les ions nitrate ont un effet direct sur la formation de nuages d’altitude. Mais est-il raisonnable d’en déduire que les supernova – et donc le rayonnement cosmique – ont aussi un effet direct sur le climat ? Ces deux (ou trois ?) explosions ont précisément eu lieu au cours de la période médiévale de climat chaud (années 800 à 1300). Les chroniques de l’époque font état de famines soudaines dont les causes sont peu connues entre les années 1000 et 1100 et une diminution sensible des températures telles qu’elles ont pu être reconstituées par analyse de teneurs en oxygène-18 des coquillages retrouvés dans les fjords du nord-est de l’Islande (voir le lien) :

Toutes les spéculations sont permises et pour ma part je ferai le point des connaissances actuelles sur ce sujet dans un prochain article de ce blog. J’en profite ici pour rappeler à mes lecteurs que tous les billets de mon blog relatifs au climat et à bien d’autres sujets sont adossés sur des articles scientifiques publiés dans des revues à comité de lecture et que je n’invente rien. Je ne fais qu’informer mes lecteurs objectivement et je me passerais volontiers des commentaires haineux de certains de mes lecteurs.

Source : http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.0902522107 ou http://www.pnas.org/107/12/5306.full?pdf?with-ds=yes en accès libre

Changements climatiques : l’intéressant cas du minimum de Spörer

Les variations passées du climat ont été reconstituées à partir des carottages des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique qui ont fourni de précieux renseignements au sujet de la composition de l’atmosphère et aussi à partir de ce que les spécialistes appellent des proxys, des éléments d’informations indirects comme les isotopes du béryllium (¹⁰ Be) et du carbone (¹⁴ C) qui se forment dans les hautes couches de l’atmosphère par bombardement cosmique, phénomène appellé spallation. Quand l’activité magnétique solaire est faible, les rayons cosmiques provenant de la Galaxie ou d’au-delà sont moins bien déviés par le champ magnétique du Soleil et ils atteignent donc la Terre plus facilement. Ces proxys donnent une bonne estimation des variations de l’activité solaire passée qui a été très bien corrélée avec les variations du climat décrites également par l’étude des cernes de croissance des arbres et également diverses chroniques comme la date du début des vendanges en Bourgogne parfaitement bien répertoriée par les moines (ci-dessous une reconstitution des températures recalculée à partir de la date des vendanges en Bourgogne pour le cépage Pinot Noir). L’invention de la lunette suivie de celle du téléscope a ensuite permis de suivre « en direct » l’activité solaire en effectuant le comptage des taches solaires dont l’abondance est le reflet visuel de l’activité magnétique de l’astre.

Avec la reconstitution de la teneur du seul ¹⁴ C au cours des années passées, entre les années 900 et aujourd’hui, 4 minima climatiques ont ainsi pu être identifiés sans ambiguïté, le minimum de Oort (1010-1050), le minimum de Wolf (1280-1350) puis le minimum de Spörer (1450-1550) et enfin le minimum de Maunder (1645-1715) à la suite duquel apparait le petit minimum dit de Dalton au début du XIXe siècle qui valut à Napoléon la débâcle de la campagne de Russie. Dans le diagramme ci-dessus l’échelle décrivant la teneur en ¹⁴ C est inversée pour bien mettre en évidence ces minimas. Les optima climatiques du Moyen-Age (950-1250) et moderne (1940-2015) correspondent donc à des teneurs en ¹⁰ Be et ¹⁴ C plus faibles puisque l’activité magnétique du Soleil était plus robuste.

Quand le Docteur Valentina Zharkova mentionna pour la première fois en 2015 le modèle mathématique qu’elle avait formulé pour décrire les variations du champ magnétique solaire (voir les liens sur ce blog) elle confirma la validité de ce modèle en remontant dans le temps et ses équations corroborèrent les divers minima énumérés ci-dessus ainsi que les optima médiéval et contemporain mais elle fut étonnée de ne pas pouvoir confirmer l’existence du minimum dit de Spörer car aucune diminution de l’activité magnétique du Soleil – selon son modèle – n’était à signaler entre les années 1400 et 1600. Pourtant les abondances des isotopes radioactifs du béryllium et du carbone tendaient à prouver que cette activité magnétique avait chuté. Intriguée et croyant en toute bonne foi à son modèle mathématique elle entreprit de consulter d’autres proxys pour tenter de trouver une explication à ce minimum de Spörer.

Avec son équipe elle compila donc une longue série d’articles relatant des chroniques des XVe et XVIe siècles et elle découvrit ce qui avait jusque là passé inaperçu ou plutôt omis d’être mentionné : les explosions de supernova et la conséquence directe observable sur la Terre, jusqu’au Portugal et au sud de la Chine, d’aurores boréales spectaculaires.

Les aurores boréales (illustration en tête de billet : aurore boréale qui eut lieu durant l’été austral 2016-2017 au dessus de la Nouvelle-Zélande) sont la résultante d’une multitude de radiations, depuis les rayons gamma jusqu’à des ions lourds, qui peuvent atteindre l’atmosphère terrestre à la suite de l’explosion d’une étoile massive relativement proche de la Terre mais aussi de radiations plus intenses en raison de l’affaiblissement de l’activité magnétique du Soleil. Ce fut le cas à peu près au moment où une refroidissement du climat fut observé lors de ce minimum de Spörer avec l’explosion de deux étoiles situées respectivement dans les constellations de Vela Junior et de Cassiopeae, cette dernière aussi appelée nova de Tycho (1572), suivies de la nova de Kepler en 1604, qui inondèrent littéralement la Terre de rayonnements intenses et d’autres particules énergétiques. La nova décrite par Tycho Brahe a laissé dans les carottages glaciaires des traces d’oxyde d’azote, c’est dire à quel point cette explosion située pourtant à 8000 années-lumière de la Terre a profondément perturbé l’atmosphère. Ces deux explosions furent visibles en plein jour et à l’oeil nu pendant quelques semaines …

C’est l’explication plausible qui a été trouvée par le Docteur Zharkova pour l’existence du minimum de Spörer. Dans le même ordre d’idée il est peut-être possible de relier le minimum climatique de Oort (1010-1050) à l’évènement stellaire le plus cataclysmique jamais répertorié par l’homme, l’explosion de la supernova qui eut lieu le 30 avril 1006 et qui fut aussi lumineuse que la Lune au premier quartier, soit 15 fois la luminosité de Vénus. Il est donc maintenant évident que non seulement le Soleil a un effet direct sur le climat terrestre mais que l’importance des radiations cosmiques – provenant ou non de l’explosion d’étoiles proches – sur le climat ne peut plus non plus être niée.

L’affaiblissement notoire de l’activité magnétique solaire (illustration ci-dessus) prévue par le modèle de Valentina Zharkova, entre 2020 et 2100, va donc favoriser les effets sur l’atmosphère du rayonnement cosmique moins bien dévié par le champ magnétique solaire, rayonnement qui provoquera, nul ne peut plus encore en douter, un refroidissement généralisé du climat comme ce fut le cas lors du minimum climatique de Spörer. Comme je l’ai mentionné dans plusieurs billets sur ce blog, les rayons cosmiques favorisent l’apparition d’espèces atomiques chargées et ces dernières entrainent l’agrégation des rares molécules d’eau présentes dans les hautes couches de l’atmosphère. Ce processus a pour résultat l’apparition de micro-cristaux de glace qui vont alors réfléchir efficacement le rayonnement solaire. Par voie de conséquence les températures au sol vont chuter peut-être brutalement, nul ne le sait encore …

Le modèle de Valentina Zharkova prédit avec une précision presque diabolique l’évolution de cette activité magnétique solaire avec une quasi disparition des taches solaires au cours des années 2020-2080 matérialisées par les fameux diagrammes dits en ailes de papillon qui décrivent cette activité magnétique reconstruite ici.

Les alternances de couleurs matérialisent, pour faire bref, la direction du champ magnétique solaire, un cycle solaire complet durant en effet 2 x 11 ans pour que le champ magnétique retrouve sa position initiale. Préparez vos bonnets, vos foulards, vos moufles et vos bottes … et surtout ne croyez pas que je vous raconte n’importe quoi en ces temps de canicule tout à fait normaux pour la saison d’été qui pourraient se raréfier dans les prochaines années !

Source : ArXiv, Anthony Watts et Pierre Gosselin.

https://jacqueshenry.wordpress.com/2015/09/05/rechauffement-climatique-episode-6-fraude-scientifique-par-omission-leffet-du-soleil/

https://jacqueshenry.wordpress.com/2015/10/31/alerte-nous-entrons-dans-un-age-glaciaire/