Étude des glaces

Aujourd'hui, les glaciologues arrivent à reconstituer les paléotempératures (températures de périodes géologiques passées), en étudiant la composition isotopique des glaces. Pour cela, ils prélèvent des carottes de glaces par des forages à différents endroit du globe.

Un scientifique examinant une carotte de glace :

La molécule d'eau (H₂O) est constituée d'un atome d'oxygène associé à deux atomes d'hydrogène. L'oxygène est un mélange de trois isotopes naturels : \(^{16}\text{O}\) (99,76 %), \(^{17}\text{O}\) (0,04 %) et \(^{18}\text{O}\) (0,20 %). Les isotopes sont des atomes d'un même élément chimique ayant le même nombre de protons, mais un nombre de neutrons différent.

Les nuages vont globalement de l’équateur vers les pôles. Au niveau de l'équateur, ils se chargent en eau et en se déplaçant vers les pôles, ils se déchargent de cette eau lors des précipitations. Dans ce cycle de l'eau, l'isotope lourd \(^{18}\text{O}\) se déplace plus difficilement que l'isotope léger \(^{16}\text{O}\). Il s'évapore moins facilement et tombe plus fréquemment lors des précipitations qui rythment le voyage de l'eau. Il a ainsi tendance à s'accumuler dans les océans au niveau de l'équateur.

Lors des périodes froides, il y a moins d'évaporation, l'essentiel de l'oxygène contenu dans les molécules d'eau des nuages arrivant aux pôles est donc formé de l'isotope \(^{16}\text{O}\). Ainsi, l'eau qui tombe au niveau des pôles lors des périodes froides est elle aussi chargée essentiellement en isotopes \(^{16}\text{O}\). Les calottes polaires sont donc généralement plus pauvres en isotopes lourds que les océans, et ce d'autant plus que le climat est froid.

Ainsi, pour les glaciologues, une glace pauvre en \(^{18}\text{O}\) provient d'une époque où le climat était froid alors qu'une glace contentant plus de \(^{18}\text{O}\) provient d'une époque où le climat était plus chaud.

Parallèlement, l'étude des glaces a permis d'analyser la teneur en \(\text{CO}_2\) des bulles d'air qui y sont piégées. Il a ainsi été possible d'établir un lien entre cette variable et l'évolution des températures au cours du temps.