Périodes glaciaires

• Introduction

• Chapitre 1 La découverte des âges glaciaires

• Chapitre 2 Le système climatique de la Terre

• Chapitre 3 Cycles de Milankovitch : La danse orbitale

• Chapitre 4 Gaz à effet de serre et changement climatique

• Chapitre 5 La cryosphère : Glaciers, calottes glaciaires et pergélisol

• Chapitre 6 Carottes de glace : Lire le passé

• Chapitre 7 L'époque du Pléistocène : Un monde de glace

• Chapitre 8 Le dernier maximum glaciaire

• Chapitre 9 Mégafaune : Géants de l'âge de glace

• Chapitre 10 L'évolution humaine pendant les âges glaciaires

• Chapitre 11 Le Dryas récent : Un refroidissement soudain

• Chapitre 12 Déglaciation : Le retrait des glaces

• Chapitre 13 Montée du niveau de la mer : Une conséquence de la fonte

• Chapitre 14 Rebond isostatique : La terre s'élève

• Chapitre 15 Paysages anciens façonnés par la glace

• Chapitre 16 Le petit âge glaciaire : Un refroidissement plus récent

• Chapitre 17 Données indirectes : Au-delà des carottes de glace

• Chapitre 18 Courants océaniques et âges glaciaires

• Chapitre 19 Éruptions volcaniques et climat

• Chapitre 20 Variabilité solaire et climat

• Chapitre 21 Mécanismes de rétroaction dans le système climatique

• Chapitre 22 Modélisation des âges glaciaires : Simuler le passé

• Chapitre 23 Prédire le changement climatique futur

• Chapitre 24 Allons-nous vers un autre âge glaciaire ?

• Chapitre 25 L'héritage des âges glaciaires sur le monde moderne

Imaginez-vous au cœur de ce qui est aujourd'hui New York, il y a vingt mille ans. La ligne d'horizon familière est absente, remplacée par un mur de glace imposant, peut-être mille pieds de haut, gémissant et crépitant sous son propre poids immense. L'air est d'un froid mordant, sec et pur. Au loin, vous pourriez apercevoir un troupeau de mammouths laineux, leurs fourrures hirsutes les protégeant du vent glacial. Ce n'était pas une scène tirée d'un monde lointain et extraterrestre, mais notre propre planète, dans l'emprise de la période glaciaire la plus récente. C'est un rappel brutal que le climat stable et tempéré dont nous jouissons aujourd'hui n'est qu'une brève et chaude parenthèse dans une histoire bien plus longue et plus froide.

Ce livre traite de ces périodes monumentales de froid, les ères glaciaires. C'est un voyage dans le temps profond pour comprendre comment notre planète peut passer d'une « serre » tempérée à une « glacière » frigide. Nous explorerons les forces colossales qui entraînent ces changements climatiques, depuis les légers balancements de l'orbite terrestre jusqu'au déplacement des continents et à la composition de notre atmosphère. L'histoire des ères glaciaires est celle du pouls de notre planète, un rythme régulier d'avancées et de retraits des glaces qui a profondément façonné le monde que nous connaissons.

Pour commencer, nous devons d'abord clarifier ce qu'est réellement une ère glaciaire. Le terme évoque souvent des images d'un hiver perpétuel et planétaire. La réalité, cependant, est plus nuancée. Une ère glaciaire est un long intervalle de temps, dura millions à dizaines de millions d'années, pendant

Depuis des siècles, naturalistes et penseurs à travers l'Europe étaient confrontés à un profond mystère géologique. Au cœur des plaines tranquilles et des collines ondulantes, loin de tout sommet montagneux, reposaient d'énormes blocs de roche d'un type totalement différent de celui du terrain sur lequel ils gisaient. D'immenses dépôts chaotiques de sable, de gravier et d'argile recouvraient les paysages sans aucun agencement ni stratification discernables. Le substratum rocheux, en maints endroits, était poli lisse ou marqué de longues rayures parallèles, comme si une râpe gigantesque y avait été traînée. Comment expliquer de tels phénomènes monumentaux ? Quelle force avait pu transporter des rochers de la taille de maisons sur des centaines de kilomètres et remodeler les assises mêmes du continent ?

Pendant longtemps, une seule réponse prévalut, une explication à la fois scientifiquement plausible et culturellement résonnante : un grand déluge universel. Ce concept, connu sous le nom de Théorie diluvienne, attribuait ces étranges phénomènes géologiques au déluge biblique de Noé. C'était une solution nette et dramatique. Les eaux déchaînées d'un cataclysme planétaire, arguait-on, avaient pu arracher d'énormes blocs aux montagnes, les emporter à la dérive à travers les continents et les déposer lors du retrait des flots. Ce déluge rendait également compte des dépôts confus de « dérive » et avait pu creuser les stries dans la roche alors que des courants chargés de débris raclaient la terre.

Cette théorie était défendue par certains des esprits scientifiques les plus respectés du début du XIXe siècle, notamment le brillant et excentrique William Buckland, professeur à l'université d'Oxford. Buckland, prêtre autant que géologue, voyait en la géologie une science capable de confirmer les récits des Écritures. Dans son influent ouvrage de 1823, Reliquiæ Diluvianæ (Reliques du Déluge), il synthétisa magistralement les preuves issues de grottes fossilifères et de dépôts de surface pour plaider en faveur de « l'action d'un déluge universel ». La Théorie diluvienne n'était pas une simple question de foi ; c'était une hypothèse scientifique robuste qui tentait d'expliquer une vaste gamme d'observations déconcertantes par un unique événement catastrophique.

Pourtant, même tandis que la théorie du déluge dominait la pensée dominante, des murmures d'une explication différente émergeaient du cœur montagneux de l'Europe. Les gens qui vivaient et travaillaient dans les Alpes et les hauts plateaux de Scandinavie possédaient une compréhension plus intime de la glace. Chasseurs de chamois, agriculteurs et alpinistes pouvaient voir de leurs propres yeux que les petits glaciers accrochés aux sommets formaient des crêtes de roches et de débris — des moraines — à leurs marges. Ils voyaient la glace polir et strier le socle rocheux sous eux. Et ils apercevaient d'anciennes moraines recouvertes d'herbe et des surfaces rocheuses polies bien en aval dans les vallées, à des kilomètres de l'extension actuelle de la glace, suggérant que les glaciers avaient jadis été bien plus vastes.

L'un des premiers à élever ce savoir local au rang d'hypothèse scientifique fut un minéralogiste dano-norvégien nommé Jens Esmark. En 1824, Esmark proposa hardiment que les glaciers par le passé n'avaient pas seulement été plus grands, mais avaient formé d'immenses calottes glaciaires recouvrant une grande partie de la Norvège et le fond marin environnant. Il affirma que ces vastes glaciers disparus étaient responsables du creusement des spectaculaires fjords de Norvège et du transport des blocs erratiques et des moraines dispersés dans le paysage. Esmark suggéra même que ces glaciations étaient causées par des changements du climat terrestre, une idée remarquablement prémonitoire. Sa théorie, toutefois, demeura largement régionale et ne parvint pas à capter l'attention de la communauté géologique au sens large, alors centrée en Grande-Bretagne et en Allemagne.

La clé de l'énigme résidait dans les Alpes suisses. Là, un ingénieur civil nommé Ignaz Venetz commença à documenter méticuleusement les signes de glaciations passées. Convaincu par les arguments d'un chasseur local, Jean-Pierre Perraudin, Venetz observa que les indices d'expansion glaciaire ne se cantonnaient pas à une unique vallée. Il retracia le parcours d'anciens glaciers, notant comment des erratiques issus d'un sommet granitique spécifique étaient déposés en éventail en aval. Il vit que les moraines agissaient comme des barrages naturels pour les lacs alpins. Venetz présenta ses idées en 1829, mais, comme Esmark, il fut accueilli avec scepticisme. L'idée était trop radicale, trop difficile à concilier avec la théorie du déluge alors prévalente.

Venetz trouva toutefois un allié crucial en la personne de son ami Jean de Charpentier, géologue respecté et directeur d'une mine de sel. Charpentier était initialement un farouche opposant à l'hypothèse glaciaire, la rejetant comme incroyable. Mais Venetz persista, exhortant Charpentier à examiner les preuves de ses propres yeux. Pendant plusieurs années, Charpentier entreprit ses propres investigations de terrain minutieuses. Il cartographia l'étendue d'anciennes moraines et la distribution des blocs erratiques. Il nota comment d'énormes blocs de granit épars sur les pentes calcaires du Jura ne pouvaient provenir que du lointain massif du Mont Blanc, et que leur trajectoire traçait une ligne traversant la profonde vallée du lac Léman — un parcours impossible pour des eaux de crue, mais plausible pour un glacier colossal. En 1834, Charpentier était converti et présenta un mémoire puissant plaidant pour l'extension passée considérable des glaciers alpins. Pourtant, l'idée fut accueillie avec incrédulité et dédain.

La théorie avait besoin d'un champion — quelqu'un doté de l'autorité scientifique, du charisme et de l'ambition nécessaires pour forcer l'establishment géologique à écouter. Ce champion fut Louis Agassiz. Prodigieux Suisse, Agassiz s'était déjà forgé une réputation formidable d'expert en poissons fossiles. Il était l'ami de Charpentier mais, comme tous les autres, il considérait la théorie glaciaire comme une absurdité totale. À l'été 1836, il se rendit à Bex pour séjourner chez Charpentier, avec l'intention de constater les preuves par lui-même et d'en finir avec cette notion ridicule.

Le voyage eut l'effet inverse. Charpentier et Venetz emmenèrent Agassiz visiter la vallée du Rhône et les montagnes environnantes. Ils lui montrèrent les immenses blocs erratiques, les surfaces rocheuses polies à des kilomètres de tout glacier existant, et les anciennes moraines envahies par la végétation. Les preuves, une fois soulignées, étaient indéniables. Agassiz vit le paysage non plus comme le chaos résultant d'un déluge, mais comme un système ordonné façonné par d'immenses fleuves de glace. Il écrivit plus tard être rentré chez lui à Neuchâtel « en zélé converti ». Son intellect redoutable, autrefois voué à réfuter la theory, se consacrait désormais entièrement à la prouver.

Agassiz, toutefois, ne se contenta pas d'adopter les idées de Venetz et Charpentier ; il les étendit à une échelle stupéfiante. Là où ils voyaient des preuves de glaciers alpins plus vastes, Agassiz envisagea un unique événement catastrophique d'un froid immense. Il passa l'hiver 1836-37 à développer le concept avec son ami, le botaniste Karl Schimper, qui forgea le terme fatidique d'« Eiszeit », ou « Ère glaciaire ». Le grand saut d'Agassiz fut de proposer que ce n'étaient pas seulement les Alpes qui avaient été ensevelies sous la glace, mais qu'une vaste calotte continue s'était jadis étendue depuis le pôle Nord vers le sud, recouvrant toute l'Europe du Nord, la Grande-Bretagne et l'Asie.

En juillet 1837, en sa qualité de président de la Société helvétique des sciences naturelles réunie dans sa ville natale de Neuchâtel, Agassiz était censé prononcer une conférence sur les poissons fossiles. Au lieu de cela, il stupéfia les universitaires assemblés en annonçant sa vision révolutionnaire et terrifiante. Il décrivit une époque où « une grande nappe de glace, ressemblant à celles qui existent aujourd'hui au Groenland, recouvrait autrefois tous les pays où l'on trouve des graviers non stratifiés... ». Il affirma que cette calotte était la source des erratiques, du polissage, des striatures et de la dérive. La réaction fut faite de choc et d'opposition immédiate. Elle contredisait la Théorie diluvienne profondément ancrée et la croyance plus générale que la Terre s'était refroidie régulièrement depuis sa naissance en fusion.

Imperturbable, Agassiz se lança dans une croisade pour prouver sa théorie. Il passa ses étés haut dans les Alpes, installant son camp sur le glacier de l'Unteraar pour étudier comment la glace se déplaçait et modelait la roche sous elle. Mais sa décision la plus déterminante fut d'apporter ses idées au cœur de la pensée géologique : la Grande-Bretagne. En 1840, Agassiz se rendit à une réunion de l'Association britannique à Glasgow, résolu à convaincre les géologues les plus influents de l'époque. Sa cible principale était William Buckland, le grand champion de la théorie du déluge.

Agassiz persuada Buckland de l'accompagner dans une tournée de l'Écosse. Alors qu'ils parcouraient les Highlands, Agassiz lui désigna les signes révélateurs qu'il connaissait désormais si bien. Dans les glens écossais, il montra à Buckland ces mêmes surfaces rocheuses lissées et striées, ces mêmes blocs erratiques perchés, et ces mêmes moraines bosselées qu'il avait observés dans les Alpes suisses. Pour Buckland, ce fut un moment de révélation profonde. Les preuves étaient là depuis toujours, mais il les avait observées à travers le prisme théorique erroné. L'Écosse, dépourvue de glaciers modernes, avait manifestement été sculptée par les mêmes forces encore à l'œuvre en Suisse.

La conversion de William Buckland constitua un tournant monumental. Si le plus éminent partisan de la Théorie diluvienne était désormais convaincu que la glace, et non l'eau, était l'agent responsable, d'autres furent contraints de reconsidérer. Buckland lui-même présenta les découvertes d'Agassiz à la Société géologique de Londres. Bien que la réaction initiale fût encore hostile, la théorie glaciaire n'était plus une idée marginale venue des Alpes ; elle était devenue une prétendante sérieuse, appuyée par l'autorité de l'un des géologues les plus respectés de Grande-Bretagne.

Avec ce nouveau paradigme, les preuves déconcertantes s'emboîtèrent soudain. Les blocs erratiques n'étaient plus vus comme déposés aléatoirement par les eaux du déluge, mais comme des roches arrachées à un lieu précis, emprisonnées dans un glacier, et transportées le long d'un trajet déterminé avant d'être déposées là où la glace fondait. Les étranges dépôts non triés de dérive furent réinterprétés comme du till, la roche broyée et les débris laissés par une calotte fondante. Les profondes rainures dans le substratum furent comprises comme des striatures, creusées par des pierres incrustées à la base de la glace lente et immensément lourde. La théorie glaciaire pouvait expliquer les détails fins des preuves d'une manière dont la théorie du déluge était incapable.

L'acceptation ne fut ni immédiate ni universelle. Il fallut plusieurs décennies pour que la théorie glaciaire s'établisse fermement. Des géologues influents comme Charles Lyell, champion des processus géologiques lents et uniformes, furent initialement très sceptiques face à un tel événement catastrophique. Mais à mesure que de plus en plus de géologues en Europe et en Amérique du Nord commençaient à reconnaître les signes de glaciation dans leurs propres paysages, les preuves devinrent accablantes. Dans les années 1870, le « fait » d'une grande ère glaciaire était accepté par la communauté scientifique. La révolution suscitée par des montagnards suisses et portée par Louis Agassiz était achevée. Le monde possédait un nouveau chapitre dramatique dans son histoire, et le centre de l'enquête scientifique pouvait désormais se déplacer de la preuve qu'une ère glaciaire s'était produite vers la question encore plus profonde du pourquoi.