Madden–Julian oscillations and Calendar-band frequencies in the geological past
L'analyse des oscillations de croissance des foraminifères du Paléogène tardif et du Néogène précoce dans la zone caraïbe révèle des périodicités correspondant aux cycles lunaires et aux oscillations de Madden–Julian atmosphériques, suggérant que l'MJO se propageait mondialement sans atténuation significative par les barrières continentales durant cette période géologique.
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Au plus profond de la couche ensoleillée de l'océan, la vie microscopique prospère grâce à un équilibre délicat entre la lumière et le temps. Parmi ces minuscules créatures figurent les grands foraminifères, des organismes unicellulaires qui construisent des coquilles vitrées complexes. Beaucoup d'entre eux vivent en symbiose avec des algues, comptant sur la lumière solaire captée par ces dernières pour alimenter leur croissance. Parce que leur survie dépend si fortement de la lumière, leurs modes de croissance ne sont pas aléatoires ; ils sont accordés aux rythmes du ciel et de la mer. Tout comme les plantes se tournent vers le soleil, ces organismes construisent leurs coquilles en réponse aux changements des marées, aux phases de la lune et même aux variations des motifs atmosphériques au-dessus d'eux. Depuis des décennies, les scientifiques étudient ces rythmes chez les espèces vivantes, constatant que leurs coquilles enregistrent le pouls de la planète. Mais et si ces rythmes n'étaient pas seulement un phénomène moderne ? Et si les coquilles de créatures anciennes pouvaient nous parler des systèmes météorologiques d'il y a des millions d'années, bien avant que les humains ne parcourent la Terre ?
Une équipe de chercheurs de l'Université de Vienne et de GeoSphere Austria a porté son attention sur les coquilles fossilisées de trois types spécifiques de ces anciens foraminifères, trouvés dans des couches rocheuses à travers les Caraïbes. Ces créatures, qui vivaient durant les époques de l'Éocène supérieur, de l'Oligocène supérieur et du Miocène inférieur, appartiennent à un groupe connu sous le nom de lépidocyclinidés. Comme leurs parents modernes, elles possédaient des coquilles vitrées divisées en de petites chambres répétitives, elles-mêmes subdivisées en unités encore plus minuscules. Les chercheurs ont examiné des coupes minces de ces fossiles, mesurant la taille de chaque petite compartiment au fur et à mesure de la croissance de l'organisme. Ils cherchaient un motif : une hausse et une baisse répétées de la taille de ces compartiments qui indiquerait que l'organisme réagissait à un cycle régulier dans son environnement.
L'analyse a révélé une histoire claire et cohérente. À mesure que les anciens foraminifères grandissaient, la taille de leurs compartiments n'augmentait pas de manière fluide. Au lieu de cela, la croissance oscillait, accélérant et ralentissant selon un rythme prévisible. Lorsque les chercheurs ont traduit le nombre de chambres en jours, en utilisant les taux de croissance d'un parent vivant comme guide, ils ont découvert que ces rythmes correspondaient à des cycles temporels spécifiques. Les motifs les plus dominants se produisaient environ tous les 7,8 jours, tous les 13,9 jours et tous les 26,7 jours. Il y avait également des rythmes plus faibles et plus longs apparaissant autour de 38,5 et 58,6 jours. Ces échéances ne sont pas arbitraires ; elles s'alignent étroitement sur des cycles naturels connus. Les périodes de 13,9 jours et de 26,7 jours correspondent respectivement aux marées de vive-eau et de morte-eau semi-mensuelles et au cycle lunaire mensuel. Le rythme de 7,8 jours, appelé cycle circaseptan, est plus difficile à lier à un événement externe spécifique et pourrait être une horloge biologique interne.
Cependant, la découverte la plus frappante réside dans les rythmes plus longs. Les oscillations se produisant autour de 50 jours suggèrent un lien avec un phénomène atmosphérique massif connu sous le nom d'Oscillation de Madden-Julian. Il s'agit d'un modèle météorologique à grande échelle qui se déplace vers l'est autour de l'équateur, apportant des périodes alternées de fortes pluies et de conditions sèches sur une période de 30 à 90 jours. Aujourd'hui, ce système météorologique est largement bloqué dans sa traversée des Amériques par le pont terrestre de l'Amérique centrale, qui sépare l'Atlantique et le Pacifique. Pourtant, les preuves fossiles de la Caraïbe suggèrent que durant le Paléogène supérieur et le Néogène inférieur, cette barrière n'existait pas de la même manière. Les chercheurs proposent que des eaux océaniques chaudes circulaient librement entre l'Atlantique et le Pacifique, permettant au pouls atmosphérique de l'Oscillation de Madden-Julian de voyager sans entrave autour de l'équateur.
Cette découverte transforme notre compréhension du climat ancien. Elle suggère que, durant ces périodes géologiques, les systèmes météorologiques qui dirigent le climat mondial étaient plus connectés et puissants qu'ils ne le sont aujourd'hui. Les foraminifères, en enregistrant ces signaux atmosphériques dans leurs coquilles, offrent une fenêtre unique sur une époque où l'équateur était une ceinture continue d'eau chaude et de météo. L'étude ne prétend pas avoir résolu tous les mystères du climat ancien, mais elle offre une nouvelle méthode pour lire le passé. En traitant les anneaux de croissance des coquilles microscopiques comme un calendrier, les scientifiques peuvent désormais détecter non seulement les marées et la lune, mais aussi la respiration de l'atmosphère elle-même, révélant un monde où les modèles météorologiques de l'océan Indien pouvaient onduler jusqu'aux Caraïbes sans perdre de leur force.
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