La dernière grande période glaciaire de la Terre, connue sous le nom de glaciation Quaternay, a commencé il y a environ 3,2 millions d'années. Cette période a été caractérisée par l'expansion des calottes glaciaires hors de l'Antarctique et du Groenland, ainsi que par la fluctuation de la calotte glaciaire des Laurentides, qui couvrait la majeure partie du Canada et des États-Unis. Le recul de ce glacier est responsable de la création de millions de plans d'eau stagnants à travers l'Amérique du Nord, y compris les Grands Lacs.
Bien que les causes de la période glaciaire aient été attribuées à une combinaison de cycles astronomiques, de conditions atmosphériques, de courants océaniques et de tectonique des plaques, une explication complète a jusqu'à présent fait défaut. Cependant, selon une nouvelle découverte d'une équipe de géophysiciens de l'Université Rice, la dernière période glaciaire de la Terre pourrait avoir été causée par des changements dans la Terre par rapport à son axe de rotation qui ont fait errer ses pôles.
Cette étude a été menée par Daniel Woodworth et Richard G. Gordon - un étudiant diplômé et le W.M. Professeur Keck de sciences de la Terre, de l'environnement et des planètes à l'Université Rice, respectivement - et récemment paru dans la revue Lettres de recherche géophysique. Dans l'intérêt de leur étude, qui a été soutenue par la National Science Foundation (NSF), Woodworth et Gordon ont analysé les preuves géophysiques de l'océan Pacifique.
Cela comprenait les signatures fossiles des sédiments océaniques profonds, la signature magnétique de la croûte océanique et la position du «point chaud» du manteau qui a créé les îles hawaïennes. De cela, l'équipe a déduit qu'au cours des 12 derniers millions d'années, la Terre a connu une «véritable errance polaire» - un phénomène où la planète s'est déplacée par rapport à son axe de rotation.
Lorsque cela se produit, les emplacements des pôles nord et sud changent (ou errent). Dans ce cas, le Groenland s'est suffisamment éloigné du pôle Nord pour déclencher la dernière période glaciaire. Comme Woodworth l'a expliqué dans un récent communiqué de presse de l'Université Rice:
«Le point chaud hawaïen a été fixé, par rapport à l'axe de rotation, d'il y a environ 48 millions d'années à environ 12 millions d'années, mais il a été fixé à une latitude plus au nord qu'aujourd'hui. En comparant le point chaud hawaïen au reste de la Terre, nous pouvons voir que ce changement de position s'est reflété dans le reste de la Terre et est superposé au mouvement des plaques tectoniques. Cela nous dit que la Terre entière s'est déplacée, par rapport à l'axe de rotation, que nous interprétons comme une véritable errance polaire. »
Leurs travaux s'appuient sur deux études antérieures de 2017. La première, menée par Gordon et des chercheurs de son propre laboratoire, a démontré que les points chauds se déplacent lentement et peuvent être utilisés pour définir un cadre de référence mondial pour les mouvements des plaques. Le second, mené par des chercheurs de l'Université Harvard, a été le premier à montrer un lien entre la véritable errance polaire et le début de la dernière période glaciaire.
Les points chauds, comme celui situé sous Hawaï, sont des régions volcaniques où des panaches de magma chaud s'élèvent des profondeurs avec le manteau. Contrairement à d'autres formes d'activité volcanique, ces taches ne sont pas situées aux limites des plaques tectoniques. Combinés avec le fait qu'ils sont plus chauds que le manteau environnant, les points chauds représentent quelque chose d'anomalie pour les scientifiques.
«Nous considérons ces points chauds comme des marqueurs marqués des panaches provenant du manteau profond, et nous les utilisons comme cadre de référence», a déclaré Gordon. "Nous pensons que l'ensemble du réseau mondial de hotspots était fixe, par rapport à l'axe de rotation de la Terre, pendant au moins 36 millions d'années avant ce changement."
Puisque la Terre est un objet en rotation, sa force centrifuge garantit qu'il s'agit d'un "sphéroïde oblat" plutôt que d'une sphère parfaite - mesurant environ 42 km (26 mi) de plus de diamètre à l'équateur que de pôle en pôle. Selon Woodworth et Gordon, une véritable errance polaire peut également en résulter, où la même force provoque la formation de dépôts très visqueux dans le manteau à des latitudes éloignées de l'équateur. Comme Gordon l'a expliqué:
"Imaginez que vous ayez vraiment, vraiment du sirop froid, et vous le mettez sur des crêpes chaudes. Lorsque vous le versez, vous avez temporairement un petit tas au centre, où il ne s'aplatit pas instantanément en raison de la viscosité du sirop froid. Nous pensons que les anomalies denses dans le manteau sont comme ce petit tas temporaire, seules les viscosités sont beaucoup plus élevées dans le manteau inférieur. Comme le sirop, il finira par se déformer, mais cela prend vraiment beaucoup de temps. »
Si ces amas anormaux sont suffisamment massifs, ils pourraient déséquilibrer la planète, la faisant se déplacer progressivement et rapprocher l'excès de masse de l'équateur. Cette redistribution de la masse à un nouvel équateur ne changerait pas l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre, mais changerait les points sur la surface où l'axe de rotation émerge (aka. Les pôles).
Alors que le décalage qu'ils ont mesuré ne serait que d'environ 3%, il aurait eu pour effet de déplacer le manteau terrestre. Alors que le manteau sous les régions tropicales du Pacifique se serait déplacé vers le sud, le Groenland et certaines parties de l'Europe et de l'Amérique du Nord se seraient déplacés vers le nord. Ce changement entraînerait une baisse des températures dans ces derniers endroits, ce qui aurait pu déclencher la dernière période glaciaire.
Selon Woodworth, les données sur les points chauds d'Hawaï fournissent une des meilleures preuves que la véritable errance polaire est responsable de la façon dont les pôles de la Terre ont commencé à se déplacer il y a 12 millions d'années. Cependant, ils soupçonnent également que des cas antérieurs de dérapage polaire peuvent être enregistrés dans les signatures magnétiques des roches, qui sont étudiées par des géophysiciens pour déterminer quand le champ magnétique de la Terre a basculé dans le passé.
Pour l'avenir, Woodworth et Gordon travaillent avec des collègues pour s'appuyer sur leur analyse. En plus de l'étendre d'il y a 12 millions d'années à aujourd'hui, ils veulent également l'étendre dans le passé, au-delà de la date de début de 48 millions d'années qu'ils ont utilisée pour cette étude. Le résultat pourrait être une compréhension plus fine de la façon dont l’histoire géologique de la Terre, ses périodes glaciaires et l’évolution de la vie sont interconnectées.
