Fin avril 2015, l’équipe atterrit au lac South Sawtooth pour entreprendre deux semaines de travaux de recherche. Image: Pierre Francus
Des sédiments au fond d’un lac de l’Arctique ont permis de remonter le temps. Ils révèlent le climat des trois derniers millénaires avec une précision inégalée.
François Lapointe se souvient de cette première fois où il a goûté au silence. Le Twin Otter qui venait de les déposer, ses collègues et lui, sur un lac gelé du Nunavut disparaissait dans le ciel éclatant du printemps polaire. « C’était comme arriver sur la Lune, relate celui qui était alors candidat au doctorat en sédimentologie à l’Institut national de la recherche scientifique (INRS). On était parmi les très rares humains à passer par là. »
« Là », c’est le lac South Sawtooth, sur l’île d’Ellesmere, à 1 200 km du pôle Nord. Le but de l’expédition, qui s’est déroulée en 2012 : prélever une carotte de sédiments au fond du petit lac − il ne fait que 2,6 km2 − afin d’y chercher les indices des variations de la température de l’Atlantique au cours des derniers millénaires. Rien de moins.
Des mesures prises par les navires qui traversent l’Atlantique depuis 1856 ont montré que sa surface alterne entre des phases chaudes et d’autres froides. On parle de variations de l’ordre de un degré Celsius selon un cycle de 40 à 80 ans. « Comme on a à peine 165 ans de données, on ignorait s’il s’agit d’un phénomène ancien ou récent », expose François Lapointe.
Mais pourquoi chercher la réponse au fond d’un lac lointain ? « Il est parmi les rares lacs du monde où les sédiments qui s’amoncellent depuis des millénaires forment de fines couches annuelles parfaitement distinctes qu’on appelle des varves, explique Pierre Francus, professeur à l’INRS et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en sédimentologie environnementale. Environ 1 lac sur 10 000 présente cette particularité. »
Chaque année, en été, le lac South Sawtooth est dégelé pour quelques semaines. Sis au creux d’une cuvette dans les montagnes, il récolte alors l’eau provenant de la fonte des neiges, qui entraîne avec elle des particules du sol rocheux autour. Celles-ci aboutissent au fond du lac, qui fait jusqu’à 80 m de profondeur. Puis, le lac se cloître à nouveau sous la glace jusqu’au printemps suivant. « Les varves s’accumulent comme les cernes dans le bois d’un arbre, compare Pierre Francus. Mais il est beaucoup plus facile de couper un arbre que d’extraire une carotte de sédiments ! »
François Lapointe tenant dans sa main une lame mince montrant des sédiments annuellement laminés. Plus d’une centaine de ces lames ont été nécessaires afin de déterminer les conditions climatiques des 2 900 dernières années. Photo: François Lapointe
La méthode est simple, bien qu’éreintante. Après avoir percé un trou dans la glace, on fait descendre jusqu’au fond du lac un tube d’environ 1,5 m de long, surmonté d’un poids. Un câble permet de remonter ce poids à la force des bras pour le laisser retomber sur le sommet du tube. Quand ce dernier est complètement enfoncé à la verticale dans les sédiments, on le remonte avec son contenu pour lui ajouter une autre section de 1,5 m et le renvoyer poursuivre la collecte. « Pour avoir les sédiments les moins perturbés, on a travaillé dans la partie la plus profonde du lac, précise François Lapointe. On a réussi à remonter une carotte de sédiments d’environ 6 m. » Elle couvre 2 900 ans d’histoire !
De retour au Sud, les chercheurs ont ausculté leur trésor. Ils ont notamment calculé la concentration de titane dans chaque strate. « Le titane est naturellement présent dans les roches qui entourent le lac, indique Pierre Francus. Quand les hivers sont plus froids, donc plus neigeux, l’eau dévale en plus grandes quantités les pentes durant l’été et ainsi plus de titane atteint le lac. La quantité de titane est un indice de l’intensité du froid pour un hiver donné. »
Après avoir validé leur méthode grâce à différents indicateurs, ils ont publié leurs résultats dans le journal Proceedings of the National Academy of Sciences en octobre 2020. On y apprend que non seulement les variations de température mesurées dans l’Atlantique depuis 165 ans sont bien attribuables à un cycle, mais que ce cycle existe depuis au moins 2 900 ans.
Les données montrent également que l’augmentation des températures du dernier siècle est unique depuis trois millénaires. L’influence humaine sur le climat est inscrite même au fond d’un petit lac arctique.
Ont aussi participé à cette découverte : Arnaud de Koninck, Thibault Labarre et Guillaume St-Onge, de l’Université du Québec à Rimouski, ainsi que des chercheurs des États-Unis.
L’avis du jury
Cette étude démontre que la recherche ne consiste pas seulement à observer ce qui est devant nous ; il faut aussi savoir « faire parler » les données. Et dans ce cas-ci, les chercheurs ont réussi un tour de force : faire parler des sédiments pour raconter 2 900 ans d’histoire avec une fine précision.