Bien avant que les humains ne parcourent la planète, les plantes faisaient discrètement le gros du travail pour le cycle du carbone de la Terre. Ils ont aspiré du dioxyde de carbone. Ils l’ont enfermé dans leurs mouchoirs. Et quand ils sont morts, ce carbone est resté sur place, préservé dans la roche.
Pendant des années, les scientifiques se sont appuyés sur les océans pour nous dire à quoi ressemblait l’atmosphère il y a des millions d’années. Fossiles marins. Fragments de coquille. Couches de sédiments. Fiable, bien sûr. Mais ils ont des limites. Leur résolution devient floue après l’Éocène moyen, il y a environ 45 millions d’années. Et avant ça ? Le record disparaît en grande partie.
C’est là qu’une nouvelle approche des chercheurs de l’Université du Michigan change la donne. En analysant la matière végétale fossilisée du Wyoming, Nathan Sheldon et Katarina Keating ont ouvert une porte sur un passé profond. Plus précisément, ils ont montré que la façon dont les plantes fossilisées peuvent révéler l’atmosphère passée de la Terre n’est pas seulement théorique : c’est mesurable et précis.
L’indice du carbone 13
La clé ici n’est pas les plantes elles-mêmes. Ce sont les isotopes. Plus précisément, Delta Carbon-13 (δ¹³C).
Le carbone 12 est plus léger. Le carbone 13 est plus lourd. Les plantes préfèrent l’isotope le plus léger lors de la photosynthèse. Ainsi, le rapport de ces deux carbones dans une feuille fossile raconte une histoire. Une modification de ce ratio reflète la façon dont le carbone s’est déplacé dans le cycle mondial du carbone. C’est un fluxmètre.
Traditionnellement, les chercheurs utilisaient pour cela des proxys marins. Sédiments océaniques. Coquilles de foraminifères. Ces enregistrements remontent au Crétacé, il y a environ 145 millions d’années. Mais le signal devient bruyant. Une résolution sous-optimale affecte les données. Nous ne pouvons pas voir clairement. Et nous ne pouvons certainement pas voir des disques plus anciens avec certitude.
L’écart est problématique. La période écoulée entre l’extinction du K-Pg (l’événement qui a tué les dinosaures) et les temps modernes est riche d’enseignements pour notre crise climatique actuelle. Les époques Paléocène et Éocène ont connu des pics de réchauffement climatique qui semblent étrangement familiers. Si nous voulons prédire où nous allons, nous devons comprendre comment le cycle du carbone se comportait lorsque la planète était chaude.
Mais sans données fiables, nous volons à l’aveugle.
La capsule temporelle du Wyoming
Sheldon, Keating et leur équipe sont allés creuser dans le bassin Hoback du Wyoming. Ils n’ont pas seulement effleuré la surface. Ils sont allés plusieurs mètres sous terre, prélevant des échantillons de formations rocheuses datant d’il y a entre 50 et 60 millions d’années. Cela les place carrément à la fin du Paléocène et au début de l’Éocène.
Ils extrayaient la matière organique terrestre. Ils l’ont analysé pour δ¹³C.
La logique est simple mais puissante. Les plantes piègent le CO₂ de l’air. Si l’air possède une certaine signature isotopique, les plantes la reflètent. Lorsque ces plantes se fossilisent, cette signature demeure. C’est un lien direct avec le flux de carbone atmosphérique à ce moment précis des temps géologiques.
Mais est-ce que cela correspondait aux données marines ? Ou était-ce juste du bruit local ?
Les chercheurs ont comparé leurs lectures terrestres aux enregistrements terrestres mondiaux trouvés dans la littérature. Ensuite, ils ont tout croisé avec des fossiles d’organismes marins de la période cénozoïque, remontant à 66 millions d’années. Ils avaient besoin de savoir si les plantes terrestres constituaient un indicateur valable du δ¹³C atmosphérique à l’échelle mondiale.
Le résultat était saisissant.
Un match réalisé à l’époque géologique
Les valeurs atmosphériques de δ¹³C reconstruites à partir de plantes du Wyoming s’alignent étroitement sur celles dérivées d’organismes marins anciens.
Ce n’est pas une corrélation marginale. C’est une validation. Cela prouve que les plantes fossilisées peuvent reconstruire de manière fiable les conditions atmosphériques anciennes avec une fidélité qui rivalise avec les enregistrements océaniques. Et comme les plantes existaient bien avant que les proxys marins modernes n’offrent des données claires, cela prolonge considérablement notre chronologie.
L’équipe a étudié les détails pour voir ce qui arrivait au climat au cours de ces changements. Ils ont comparé les valeurs reconstruites à une référence.
Les volcans sont une source majeure de carbone, le libérant à une valeur constante de δ¹³C d’environ -5,4‰.
Il y a environ 53 millions d’années (Éocène), l’atmosphère affichait une valeur de -6,30‰. C’est plus bas. Cela signifie qu’il y avait une abondance de carbone 12 plus léger dans l’air. Plus de carbone léger est généralement corrélé à des températures plus chaudes. La planète était chaude.
Ensuite, regardez la fin du Paléocène, il y a environ 57 millions d’années. La valeur est passée à -4,37‰. Plus haut. Plus lourd. Cela suggère que le carbone léger était séquestré ailleurs, probablement enfermé dans les océans ou enfoui dans les sédiments. Cette élimination du carbone léger a laissé les isotopes les plus lourds dans l’atmosphère. L’effet net ? Un climat rafraîchissant.
Les enregistrements terrestres et maritimes ont montré ce même changement. Un processus commun était à l’œuvre. Les flux mondiaux de carbone étaient à l’origine des changements de température. Les plantes et le plancton racontaient la même histoire.
Complications liées aux précipitations
Tout n’a pas été facile. L’équipe a remarqué quelque chose d’étrange en comparant ses données du Wyoming avec celles d’autres sites dans le monde.
Les résultats variaient selon les précipitations.
Les sites historiquement plus humides ont montré des relevés contenant moins de carbone lourd. Les sites les plus secs, y compris le bassin Hoback, correspondaient aux valeurs marines attendues.
Pourquoi les précipitations sont-elles importantes ? Probablement parce que la disponibilité de l’eau affecte la façon dont les plantes absorbent le carbone et la façon dont la matière organique se décompose avant d’être enfouie. Si vous êtes dans une zone humide, le signal est dilué ou altéré.
Les chercheurs sont clairs sur cette limite. Pour obtenir des lectures précises de la manière dont les plantes fossilisées reflètent les flux de carbone, les scientifiques doivent tenir compte des précipitations. Les sites humides peuvent nécessiter un ajustement ou une exclusion de certains modèles.
Mais cela ne rompt pas la méthode. Cela l’affine.
Pourquoi c’est important maintenant
“Nous proposons une méthode permettant de comprendre les sources et les puits de CO2 depuis aussi longtemps que les plantes existent”, ont écrit Sheldon et Keating.
C’est une grande déclaration.
Actuellement, nous nous appuyons sur les enregistrements marins pour retracer le cycle du carbone à travers le Cénozoïque et le Mésozoïque. Mais ces enregistrements sont rares dans certaines fenêtres temporelles. Ils ont des contraintes. Ils ont des lacunes.
Cette nouvelle approche utilisant de la matière végétale fossilisée peut combler ces lacunes. Il complète les données marines. Cela fonctionne dans les régions pauvres en données. Et surtout, cela permet des reconstructions pour des périodes où les contraintes marines n’existent tout simplement pas.
Nous sommes confrontés à des changements sans précédent du CO2 atmosphérique. Comprendre les mécanismes du passé n’est plus seulement académique. C’est une compétence de survie. Nous devons savoir comment la planète a réagi lorsque les niveaux de carbone ont augmenté. Nous devons savoir où est passée la chaleur. Et maintenant, grâce aux feuilles fossilisées du Wyoming, nous avons une carte plus claire du passé profond.
Les plantes se souviennent. Il suffit de les lire correctement.
