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L'étude des climats du passé - 2ème partie (7/8)
Mis à jour en mars 2007
Le climat
| LES ISOTOPES, INDICATEURS CLIMATIQUES La molécule d’eau est formée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène H2O. L’un ou l’autre des atomes d’hydrogène peut, dans 0,015 % des cas en moyenne, être l’isotope stable lourd de l’hydrogène, le deutérium. De même, l’atome d’oxygène est dans 0,2 % des cas l’isotope lourd 18O. Mais des processus physiques ou chimiques peuvent enrichir ou appauvrir l’eau en ses isotopes lourds. Dans le cas qui nous intéresse, ce sont les changements de phase : évaporation ou condensation, qui conduisent à un fractionnement faible mais mesurable. Lors du changement de phase, la phase la plus dense est enrichie en l’isotope le plus lourd au détriment de la phase légère. Appauvrie en isotopes lourds par son évaporation dans les régions tropicales, la vapeur d’eau va s’appauvrir tout au long de son trajet vers les pôles, du fait des condensations successives partielles qu’elle va subir par suite de la baisse progressive de sa température. Plus le refroidissement est marqué et plus la neige sera appauvrie. Par la mesure de la composition isotopique de la glace, on a donc accès à la température du nuage dont elle est issue. La glace polaire est donc appauvrie en deutérium de même qu’en 18O. Ce 18O va se retrouver dans les eaux et en particulier dans les océans dont l’eau en est ainsi enrichie. Cet excès de 18O peut être mesuré dans les restes carbonatés des foraminifères qui ont sédimenté au fond des océans. En combinant les mesures de composition isotopique des glaces polaires et des foraminifères marins, on peut en déduire la quantité d’eau qui avait été soustraite à la mer pour former les glaces, et donc le volume total des glaces ou le niveau de la mer à cette époque. C’est ainsi qu’on a pu montrer que le niveau de la mer était de quelque 120 m plus bas qu’actuellement lors des grandes glaciations, ce qui a permis à nos ancêtres de pénétrer dans la grotte Cosquer, dont l’entrée est actuellement située à 37 m de profondeur dans les calanques, près de Marseille. Les changements de phase ne sont pas les seuls processus conduisant à un fractionnement. La diffusion, certaines réactions biologiques…, conduisent à des fractionnements, dont la mesure sert à signer et quantifier l’occurrence de ces processus et donc l’origine, naturelle ou anthropique, biologique ou minérale, de l’élément mesuré.
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