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Les préoccupations actuelles sur le taux de gaz carbonique atmosphérique conduisent les spécialistes des sciences de la Terre à chercher à déterminer ses valeurs dans le passé ancien de notre planète et à en comprendre les variations. Dans le cadre d'un vaste programme de recherche sur l'Ordovicien (PICG 503, Le Climat et la Paléogéographie de l'Ordovicien) * dirigé par Thomas Servais, une équipe internationale réunie autour de Thijs Vandenbroucke, chargé de recherches au laboratoire Géosystèmes (CNRS-INSU, Université de Lille 1), a reconstruit le climat de la Terre il y a 460 à 440 millions d'années, à la fin de l'Ordovicien. Il en ressort, contre toute attente, que certains aspects du climat à cette époque étaient très comparables à ceux du climat actuel. Une étude parue dans les Proceedings of the National Academy of Sciences.


Reconstruction de la paléogéographie de l'Ordovicien terminal (Hirnatien)
© Vandenbrouke et al 2010Jusqu'à présent, le passé lointain de notre Planète était considéré par les scientifiques comme très différent du monde actuel à de nombreux égards, notamment en ce qui concerne le taux de dioxyde de carbone (CO₂) qui aurait été plus de 8 à 22 fois supérieur au taux actuel. En ce qui concerne notamment l'Ordovicien terminal qui est caractérisé par une glaciation majeure de la planète, les scientifiques se trouvent face à un paradoxe. En effet, une telle glaciation paraît à première vue impossible si l'on considère que des taux de CO₂ si élevés devaient nécessairement s'accompagner d'un "effet de serre" qui devait réchauffer l'atmosphère.

Migration du front polaire à la fin de l'Ordovician des latitudes 55°-70° S jusqu'à 40° S, indiquée par l'incursion d'une faune de chitinozoaires polaires vers l'équateur.
© Vandenbrouke et al 2010

L'équipe composée de chercheurs Français, Belges, Anglais, Estoniens a étudié de plus près dans les océans de l'époque, avant la glaciation de l'Ordovicien, la distribution globale d'un groupe de microfossiles mystérieux, les chitinozoaires. Il s'agit probablement de restes de pontes d'un animal planctonique préservées dans les sédiments. En s'appuyant sur ces observations, les chercheurs ont pu positionner les ceintures climatiques des océans passés, y compris le front polaire qui sépare les eaux marines polaires froides des eaux plus tempérées des latitudes plus basses. Il apparaît que la position de ces ceintures climatiques et du front polaire a changé quand la Terre entrait dans la période de glaciation ordovicienne, et ceci de manière très comparable à ce qui s'est passé dans nos océans plus récemment, dans le cadre des phases glaciaires et inter-glaciaires de notre actuel Age de Glace. Les nouvelles études montrent qu'à l'Ordovicien le front polaire a migré vers l'équateur des latitudes 55°-70° S à 40 °S correspondant à une baisse de la température moyenne de la surface des océans de 16°C à 13-11°C.

Pour ces chercheurs, cette situation très "moderne" à l'Ordovicien, il y a plus de 400 millions d'années, signifie que les taux de CO₂ ne pouvaient pas être aussi élevés que ce que l'on pensait jusqu'à présent. Ils devaient être seulement de cinq fois supérieurs aux valeurs actuelles. En fait, ces valeurs plus modestes étaient normales pour la période, si l'on considère le fait que le soleil avait une intensité de rayonnement inférieur qu'aujourd'hui (hypothèse "Faint Young Sun").

Pour en savoir plus

* L'International Geoscience Programmes- (IGCP, appelé auparavant "Programme international de corrélation géologique" - PICG) est une entreprise conjointe de l'UNESCO et de l'UISG (Union internationale des sciences géologiques) lancée en 1972 pour faciliter la coopération entre les géologues du monde entier. Après le PICG 410 "La Grande Biodiversification Ordovicienne" (1997-2002), le programme PICG 503 "Le Climat et la Paléogeographie de l'Ordovicien" a été lancé à l'initiative et sous la direction de Thomas Servais (CNRS - Lille1) regroupant près de 250 scientifiques d'une trentaine de pays. Ce programme, qui s'est déroulé pendant les 6 dernières années (2004 - 2009) avait comme but principal d'analyser les contextes géologiques (paléoclimat, paléogéographie, tectonique, etc.) et biologiques (paléoécologie, évolution, etc.) de la plus importante radiation de la vie sur Terre, qui a eu lieu pendant la période de l'Ordovicien. Deux volumes spéciaux sur les résultats de ce programme sont dans la revue Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (Servais & Owen, volume 294/3-4; Munnecke et al., volume 296/3-4).

Source

Polar front shift and atmospheric CO₂ during the glacial maximum of the Early Paleozoic Icehouse. PNAS doi/10.1073/pnas.1003220107 Vandenbroucke, T.R.A., Armstrong, H.A., Williams, M., Paris, F., Zalasiewicz, J.A., Sabbe, K., Nolvak, J., Challands, T.J., Verniers, J & Servais, T. 2010.

Contact(s)

Thijs Vandenbroucke, Géosystème (CNRS-INSU, Université Lille 1)
Thomas Servais, Géosystèmes (CNRS-INSU, Université de Lille 1)

Grâce aux données du satellite CoRoT (Convection, Rotations et Transits planétaires) du CNES, une équipe internationale, incluant des chercheurs français du CEA, de l'Observatoire de Midi-Pyrénées et de l'Observatoire de Paris, décèle dans une étoile située à 100 années-lumière un cycle d'activité magnétique analogue à celui du Soleil. Ce résultat, obtenu pour la première fois par la technique de sismologie stellaire, est publié le 27 août 2010 dans Science.

Développer une nouvelle génération de robots sous-marins, les flotteurs profileurs, afin d'explorer des zones océaniques clés pour mieux comprendre les cycles biogéochimiques du carbone et de l'azote, tel est l'objectif du projet remOcean piloté par l'équipe d'Hervé Claustre, chercheur à l'Observatoire océanologique de Villefranche-sur-Mer (CNRS/UPMC). La combinaison des résultats obtenus avec les observations satellites de la couleur de l'océan aidera en outre à mieux comprendre le rôle du phytoplancton dans la régulation du cycle du carbone dans l'océan mondial. Lancé pour cinq ans (2010-2015), ce projet a obtenu une bourse de 3,3 millions d'euros du Conseil européen de la recherche.

Le projet remOcean (remotely-sensed biogeochemical cycles in the ocean) d'observation "à distance" des cycles biogéochimiques océaniques a pour objectif d'explorer cinq zones océaniques clés : d'une part l'Atlantique Nord qui, bien que représentant 1.4% de la superficie de l'océan, pourrait contribuer pour plus de 20% à la séquestration du carbone par l'océan ; d'autre part, les quatre grandes zones centrales subtropicales des océans Pacifique et Atlantique qui sont de véritables déserts biologiques encore extrêmement mal connus bien que représentant plus de 60% de la superficie de l'océan.


Déploiement d'un flotteur profileur dans les eaux désertiques et donc très bleues du Pacifique Sud (au large de l'ile de Pâques). © Antoine Poteau, LOVPour étudier les caractéristiques de ces différentes zones, Hervé Claustre et son équipe développeront et utiliseront des technologies ultramodernes, des flotteurs profileurs (voir encart) aux performances améliorées, à savoir opérés à distance et multicapteurs. D'une part, l'utilisation d'un nouveau moyen de communication par satellite (iridium) permettra aux scientifiques aussi bien de recevoir les données que d'envoyer de nouvelles consignes à ces robots sous-marins avant qu'ils ne replongent pour un nouveau cycle d'observation (e.g. changement de la fréquence d'observation). D'autre part, bardés d'une variété de capteurs miniaturisés, ces flotteurs profileurs pourront réaliser non seulement des mesures physiques, mais aussi des mesures chimiques (e.g. oxygène, nitrates) et biologiques (e.g. quantité de chlorophylle et de particules).

Les multiples avantages de cette technologie de robotique sous-marine sont de permettre l'observation à distance, en "temps réel" et en continu, y compris dans des zones océaniques difficiles d'accès ou pour lesquelles un accès régulier par bateau reste trop coûteux. En outre, une fois déployés, ces flotteurs profileurs sont autonomes et opérationnels pendant 2 ou 3 ans. Ils représentent enfin l'unique moyen d'étudier les variations des propriétés biologiques de l'océan sur un continuum d'échelles de temps (de l'échelle diurne jusqu'aux échelles saisonnières et même interannuelles).

Cependant, les informations ainsi recueillies ne prendront toute leur dimension que si elles sont associées à d'autres techniques d'observation, comme celles de la couleur de l'océan que scrutent certains satellites. En effet, la couleur de la lumière qui "sort" de l'océan (et est télédétectée par le satellite) est indicatrice de la quantité de phytoplancton (plancton végétal) : l'océan est d'autant plus vert qu'il est riche en phytoplancton et d'autant plus bleu qu'il en est dépourvu. Les scientifiques transforment donc cette information "couleur de l'océan" en cartes mondiales de concentration en phytoplancton, premiers organismes marins à transformer le CO₂ en matière vivante. Les cartes produites ne concernent cependant que la couche superficielle de l'océan (soit environ 1/5^e seulement de la couche occupée par le phytoplancton). Les flotteurs profileurs complèteront donc ces cartes pour l'océan plus profond, là où les satellites ne voient plus. L'objectif à terme de remOcean est ainsi d'acquérir pour la première fois une vision 3D de la biologie océanique. Cette vision tridimensionnelle offre des perspectives uniques pour les sciences de la mer. Elle permettra par exemple d'estimer la quantité de carbone (CO₂) capturé par le phytoplancton via le processus de photosynthèse.

En permettant l'amélioration des connaissances sur des aspects de certains cycles biogéochimiques, le projet remOcean constitue une étape importante de la recherche actuelle sur les changements environnementaux.

Le projet remOcean est financé par une bourse "Advanced grant" du Conseil Européen de la Recherche (CER, "European Research Council, ERC"). Créé en 2007, le CER soutient des projets de recherche fondamentale répondant aux deux critères suivants : l'excellence scientifique du porteur de projet et la force innovante de son idée. En 2009, 236 chercheurs ont été sélectionnés en Europe. Hervé Claustre est le premier océanographe français à obtenir cette distinction. Avec une bourse de 3.3 M€ pour remOcean, le soutien financier approche le maximum accordé par ce programme, qui attribue un budget total de 515M€, toutes disciplines confondues.

Contact(s)

Hervé Claustre, OOV

La transition Précambrien-Cambrien (540 millions d'années) est marquée par d'innombrables traces fossiles, présentes sur l'ensemble du globe dont certaines connues sous le nom de Treptichnus. Leur origine était jusqu'alors inconnue. Des chercheurs de Lyon, Hambourg et Varsovie viennent d'élucider le mystère : ces traces fossiles typiques proviennent de vers priapuliens. C'est grâce à des expériences réalisées avec des priapuliens actuels, vivants dans des milieux boueux très pauvres en oxygène, que le décryptage de ces traces énigmatiques a pu être fait. Ces travaux viennent de paraître dans la revue Gelology.

La transition Précambrien-Cambrien datant d'environ 540 millions d'années est marquée par un événement exceptionnel dans l'histoire de la Vie : l'apparition relativement soudaine dans le registre fossile des premiers animaux proches de ceux que nous connaissons dans la nature actuelle et la construction d'écosystèmes complexes .

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Les traces laissées par les premiers animaux marins sont assez nombreuses dès la fin du Précambrien et témoignent d'un début d'activité animale sur les fonds océaniques (déplacement, recherche de nourriture etc..). Toutefois, les animaux responsables de ces traces restent souvent inconnus ou très hypothétiques. C'est le cas de ceux ayant laissé dans les sédiments marins des réseaux de traces que les paléontologues appellent Treptichnus et qui sont utilisés comme marqueurs de la limite Précambrien-Cambrien car ils sont présents partout dans le monde à cette époque.

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Des expériences menées avec des vers priapuliens actuels montrent d'étonnantes similitudes avec ces traces fossiles longtemps restées énigmatiques. Ces vers forment un phylum très réduit de moins de 15 espèces vivant encore actuellement. Le groupe était par contre beaucoup plus diversifié et dominant dans l'écosystème marin du Cambrien.

Les expériences ont été réalisées en Suède à la Station Marine de Kristineberg, l'une des rares localités où survivent ces véritables "fossiles vivants". Les traces de leur déplacement sur le sédiment boueux observées en vidéo sont pratiquement identiques aux traces fossiles de la limite Précambrien-Cambrien.

Pour les auteurs, ceci met fin à l'énigme "Treptichnus" et révèle que les vers priapuliens furent parmi les premiers colonisateurs des fonds marins. Leur activité de fouissage relativement superficielle est à mettre en relation avec la recherche de nourriture. En effet, un autre volet de ce projet de recherche, conduit en collaboration avec le Royal Ontario Museum de Toronto, montre que les contenus stomacaux des vers priapuliens des célèbres Schistes de Burgess, d'âge Cambrien moyen, contiennent une grande variété de petits animaux vivants sur le fond marin (mollusques, trilobites, brachiopodes, etc..). Preuve que les priapuliens se déplaçaient pour capturer des proies, preuves directes aussi de l'existence d'une chaine alimentaire déjà complexe.

Plus généralement, les auteurs de cette étude s'intéressent à cette révolution écologique sous plusieurs aspects : les premières colonisations de l'espace marin, l'occupation des niches écologiques, et le fonctionnement des premières chaines alimentaires complexes.

Ces recherches sont conduites dans le cadre du programme ANR ORECO (coord. J. Vannier)

Source

Priapulid worms: Pioneer horizontal burrowers at the Precambrian-Cambrian boundary, Jean Vannier(1), Ivan Calandra(1, 2), Christian Gaillard(1), and Anna Zylinska(3) GEOLOGY, August 2010, v. 38; no. 8; p. 711-714; doi: 10.1130/G30829.1

1) Paléoenvironnements et Paléobiosphère, (CNRS-INSU, Université de Lyon 1)
2) Biozentrum Grindel und Zoologisches Museum, Université de Hambourg (Allemagne)
3) Faculty of Geology, Université de Varsovie (Pologne).

Contact(s)

Jean Vannier, Paléoenvironnements et Paléobiosphère (CNRS-INSU, Lyon 1)

Sur le site de NEEM situé sur la portion nord-ouest de la calotte de glace groenlandaise, la saison de forage vient de toucher au but : le socle rocheux a été atteint le mardi 27 juillet, à la profondeur de 2537,36 m. La carotte de glace obtenue jusqu'à cette grande profondeur contient de précieuses informations sur la précédente période interglaciaire, lorsque le climat était plus chaud qu'aujourd'hui et le niveau des mers plus élevé d'environ 5 mètres. Dans les 2 derniers mètres du forage, elle comprend également des particules issues du socle, dont une pierre de dimension centimétrique. La moisson scientifique issue de cette opération extraordinaire ne fait que commencer.

Porté par les Danois de l'Université de Copenhague(1), le projet NEEM constitue un ambitieux programme scientifique impliquant 14 nations(2) dont la France. Son objectif scientifique essentiel, désormais atteint, consistait à forer jusqu'au socle rocheux situé sous le glacier groenlandais et à extraire des dernières centaines de mètres de glace un enregistrement climatique fiable de la précédente période interglaciaire, appelée l'Eémien en Europe et située entre - 120 000 et - 130 000 ans.
Selon les données parcellaires déjà disponibles, cette période chaude était caractérisée par une température moyenne au Groenland d'environ 5°C supérieure à la température actuelle. Les données issues du forage NEEM et correspondant à cette période constitueront donc un indicateur essentiel de ce que pourrait être le climat de cette région du globe au cours des prochaines décennies à siècles, en fonction des rejets de gaz à effet de serre par les activités humaines. Surtout, elles permettront de mieux estimer l'étendue de la calotte de glace du Groenland à cette époque et donc de mieux contraindre l'évolution future possible du niveau des mers. Rappelons que si la calotte groenlandaise venait à fondre entièrement, le niveau des mers augmenterait d'environ 7 mètres.

À partir de 2 200 mètres de profondeur, le forage a permis de remonter en surface non seulement de la glace datant de l'Eémien, mais aussi de la glace plus ancienne datant de la précédente glaciation. Les 2 derniers mètres du forage contiennent de nombreuses particules (et même une pierre de dimension centimétrique) issues du socle rocheux et recouvertes de glace depuis des centaines de milliers d'années. Il est fort probable que cette glace contienne de l'ADN et des pollens issus de plantes ayant colonisé le Groenland bien avant son englacement, il y a environ 3 millions d'années.

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Après deux années de mise en place, plus de 300 scientifiques issus de 14 nations (dont de nombreux jeunes doctorants et post-doctorants) ont participé à cette opération unique de forage au cours de trois étés successifs, dans un camp isolé situé à 650 km du plus proche lieu de vie et à 2500 m d'altitude par 78° de latitude nord. Outre les opérations de forage conduites avec succès par plusieurs ingénieurs dont ceux de l'INSU/C2FN(3) en France, le site de NEEM a vu le déploiement d'instrumentations scientifiques le plus extraordinaire jamais réalisé lors d'une opération de forage glaciologique : dans une tranchée scientifique enfouie dans la neige plusieurs mètres sous la surface, plusieurs dizaines de scientifiques se sont succédés durant trois mois pour extraire "en temps réel" de très nombreuses données de cette carotte de glace.

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Prototype de détecteur laser construit en France et utilisé dans la tranchée scientifique de NEEM pour l'analyse en continu de la concentration en méthane dans la carotte de glace. © Jérôme Chappellaz, CNRS/LGGEGrâce à des détecteurs laser de dernière génération, dont ceux développés et mis au point par le LSP(4) et le LGGE(5) de Grenoble, la composition isotopique de la glace (donnant accès au signal climatique) et la concentration atmosphérique de méthane (un gaz à effet de serre) ont été mesurées pour la première fois en continu sur la glace du forage couvrant la période de - 8 000 à - 110 000 ans. D'autres instruments ont permis de documenter l'évolution de la structure cristalline de la glace (taille, forme et orientation des cristaux), nécessaire à la compréhension de l'écoulement du glacier, et de mesurer le contenu en impuretés chimiques (aérosols désertiques, aérosols d'origine marine ou continentale). Enfin, les propriétés électriques de la glace (informant sur l'histoire des éruptions volcaniques majeures) ont également pu être documentées en continu.

La portion des carottes non analysées sur le terrain est en cours de rapatriement par transport frigorifique vers Copenhague et sera distribuée cet automne pour analyse à chaque nation impliquée.

Les laboratoires français LSCE(6) et LGGE apportent leurs compétences sur une large gamme de ces mesures (isotopes, gaz à effet de serre, poussières insolubles, propriétés physiques...). Le service technique du LGGE, composante "glaciologie" de l'INSU/C2FN, a aussi contribué à la construction du carottier ayant permis d'atteindre le socle rocheux au terme de ces trois campagnes de forage. Enfin, les Français ont été des acteurs importants sur le terrain encore cette année, avec la participation de trois foreurs et de trois scientifiques.
Outre le soutien technique dans le cadre de l'INSU/C2FN, le projet NEEM bénéficie en France du soutien de l'Agence nationale de la recherche(7) ainsi que de l'Institut polaire français Paul-Emile Victor(8).

Note(s)

1. Responsable du projet : Dorthe Dahl Jensen, Professeur au Niels Bohr Institute de l'Université de Copenhague
2. Danemark, USA, Allemagne, France, Belgique, Pays-Bas, Royaume-Uni, Suisse, Suède, Islande, Canada, Japon, Corée du Sud, Chine
3. Institut national des sciences de l'Univers - Centre de carottage et de forage national
4. Laboratoire de spectrométrie physique (CNRS - Université Joseph Fourier - Grenoble I)
5. Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement, appartenant à l'Observatoire des sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) (CNRS - Université Joseph Fourier - Grenoble I)
6. Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement, appartenant à l'Institut Pierre Simon Laplace (CEA - CNRS - Université de Versailles St Quentin)
7. ANR
8. IPEV

Pour en savoir plus

• La progression du forage au jour le jour sur le site du "journal de bord" de NEEM (en anglais)
• Le site du projet français

Contact(s)

• Valérie Masson-Delmotte, LSCE/IPSL
• Jérôme Chappellaz, LGGE/OSUG
• Maurine Montagnat-Rentier, LGGE/OSUG

Jean Francheteau.Jean Francheteau vient de décéder le 21 juillet 2010, à Saint-Renan, près de Brest, à l'age de 67 ans.

Deux découvertes très importantes émergent tout de suite lorsque l'on évoque le nom de Jean Francheteau. Avec John Sclater en 1970, il proposa la première interprétation systématique, dans le cadre de la Tectonique des Plaques, de la relation entre l'âge des fonds marins, leur profondeur et leur flux de chaleur. Puis avec Bob Ballard, il découvrit en 1978 les premiers sites hydrothermaux actifs avec leurs dépôts minéraux massifs et les écosystèmes qui leur sont associés, découverte qui bouleversa les idées sur la formation des minerais aussi bien que celles sur les premières formes de vie sur la Terre. C'était une belle découverte pour un ingénieur de mines, formé à Nancy, mais qui fut initié à la recherche dans la plus grande institution océanographique au monde, la Scripps, en Californie. Breton (il était de Nantes), il avait une détermination sans faille, on pourrait même dire parfois une obstination, illustrée par la manière avec laquelle il mena le programme submersible qui conduisit à cette magnifique découverte.

Sa thèse était pourtant dans un tout autre domaine, le paléomagnétisme. Les quatre années de sa thèse, entre 1966 et 1970, furent les grandes années de la découverte de la Tectonique des Plaques. Il était au coeur de l'action, près de John Sclater, Victor Vacquier, Bill Menard, Dan McKenzie et tant d'autres. Ces quatre années le marquèrent sans doute définitivement. Outre sa contribution au flux de chaleur, il établit alors la première courbe de dérive du pôle pour le Pacifique NE et la première analyse cinématique du Pacifique NE. A 27 ans, il quittait Scripps avec une véritable réputation internationale et une culture déjà très large en géophysique marine.

Il rejoignit alors le tout nouveau Centre Océanologique de Bretagne (COB) où Xavier Le Pichon mettait en place une équipe de géologie et géophysique marines. Il trouva, dans le très beau site de Déolen, une maison où il s'établit avec sa femme Marta, maison qui devint désormais leur lieu de ressourcement et où ils élevèrent leurs cinq enfants. Avec Xavier Le Pichon et Jean Bonnin, commença alors un effort intensif de deux années pour conceptualiser la théorie de la Tectonique des Plaques. C'est ainsi que fut publié en 1973 le manuel Plate Tectonics, par Le Pichon, Francheteau et Bonnin, dont Fred Vine écrivit "I find it virtually impossible to find fault with this book". Dans ce premier manuel complet de Tectonique des Plaques, la contribution de Jean Francheteau fut particulièrement importante pour tout ce qui concernait la cinématique finie et le flux de chaleur. Cette théorisation avait été testée dans l'enseignement par une série de cours et séminaires donnés à Paris à la demande de Claude Allègre comme une introduction à la Tectonique des Plaques. Un des étudiants de l'époque écrit : "J'ai gardé un extraordinaire souvenir des séminaires que Xavier Le Pichon, Jean Francheteau et Jean Bonnin avaient donnés alors que j'étais en DEA. Il y avait dans la salle plus de chercheurs et de professeurs que d'étudiants. Nous découvrions la Tectonique des plaques : instants magiques !"

Par la suite, avec deux autres chercheurs venus des Etats Unis, Roger Hékinian et David Needham, il forma le noyau de l'équipe française de l'expédition franco-américaine FAMOUS (French American Mid-Ocean Undersea Survey) en 1973 et 1974 : trois submersibles explorant la dorsale au sud des Açores. Ce fut le début de la véritable exploration géologique des océans. En 1974, il était responsable de l'équipe scientifique du bathyscaphe Archimède. Puis lorsque Le Pichon quitta le COB, il prit la direction du programme d'exploration des dorsales du Pacifique à partir de 1978. Il revenait ainsi au domaine de ses recherches initiales, le Pacifique. Il ne le quitterait plus. Même si, après avoir rejoint l'Institut de Physique du Globe de Paris en 1981, où il dirigeait l'équipe de géophysique marine, il fit un écart par le Tibet où il mena une étude du flux de chaleur dans les lacs, étude très citée car elle fournit les premières indications précises sur le flux dans cette région tectonique cruciale. En 1992, l'attraction de Déolen le ramena à Brest où il devint professeur de Géophysique à l'Université de Bretagne Occidentale jusqu'à sa retraite en septembre 2009.

Jean Francheteau était un homme réservé qui ne se confiait que rarement. Il eut pourtant beaucoup d'amis et de collaborateurs, en France comme à l'étranger. Cette capacité de collaborer avec des chercheurs d'institutions et de sensibilités très diverses lui permit d'avoir un rayonnement considérable dans le monde de la recherche et de l'enseignement où il occupa des responsabilités importantes. Des distinctions prestigieuses lui furent accordées, en particulier la Médaille d'Argent du CNRS en 1982, la nomination comme Fellow de l'American Geophysical Union en 1984 et le Grand Prix des Sciences de la Mer de l'Académie des Sciences en 1995.

Jean Francheteau était un océanographe accompli qui s'était formé à la mer, grâce à un apprentissage continu au cours de très nombreux mois de campagnes océanographiques. L'océan a tenu une très grande place dans sa vie. Ancré dans le havre de paix de Déolen, en Bretagne, au bord de l'Atlantique, il était tourné vers le Pacifique, sur les rives duquel il avait connu sa femme Marta lorsqu'il était à Scripps, et qui fut l'objectif initial de ses recherches avant d'en devenir l'objectif principal durant ses trente dernières années.

Xavier Le Pichon
Professeur honoraire Collège de France

Pour en savoir plus

• In Memoriam: Jean Francheteau sur le site du Laboratoire Domaines Océaniques

Une équipe internationale comprenant des chercheurs français a obtenu la première image d'un disque de poussière autour d'une étoile massive en cours de formation grâce à l'utilisation simultanée de plusieurs télescopes du VLT de l'ESO.

Depuis les années soixante dix, les spécialistes attribuent l'origine de la chaîne Himalayenne à la collision entre l'Inde et l'Eurasie, toute fois, les modalités précises de la formation de l'Himalaya sont encore sujettes à débat. S'agit-il d'un empilement d'écailles continentales ou de l'expulsion de roches partiellement fondues? Des travaux publiés dans les revues Earth and Planetary Science Letters et Tectonics portants sur l'analyse des roches du massif de l'Ama Drime, au sud du Tibet, par une équipe de chercheurs de l'INSU-CNRS (Laboratoire des Sciences de la Terre de Lyon, Institut de Physique du Globe de Strasbourg, Géosciences Montpellier) et de l'Institut de Géologie et de l'Académie des Sciences de Chine (Pekin), confirme le modèle d'écailles continentales.

L'Himalaya et le Tibet constituent le plus haut et le plus vaste ensemble de montagnes à la surface de la Terre. Cet ensemble concentre la totalité de ses sommets culminant à plus de 8 000 m, et sur une surface de plus de 2,5 millions de kilomètres carrés l'altitude y est supérieure à 4 000m. La formation de ces hauts-reliefs est attribuée à la rencontre et la collision depuis environ 50 millions d'années des plaques continentales Indienne et Eurasiatique. L'histoire débute il y a plus de 120 Millions d'années (Ma) par le début du rapprochement des deux plaques. Après la disparition de la partie océanique de la plaque indienne par subduction sous l'Eurasie, sa partie continentale, moins dense, s'enfonce beaucoup plus difficilement. La collision se produit alors, responsable de l'épaississement des deux croûtes continentales (Indienne et Eurasienne) et de la création de reliefs. Mais dans le détail, quels sont les processus qui expliquent la remontée de roches profondes et la formation de très hauts reliefs ?

1 - Coupe schématique de l'Himalaya avec les trajets comparés de gneiss inférieurs du haut Himalaya pour les deux hypothèses testées. Bleu : allure du trajet dans l'hypothèse d'un chenal de faible viscosité. Rouge : prisme orogénique. Dans les deux cas la remontée finale est due au jeu des failles normales qui bordent le massif (MCT et STD devenus inactifs).
© E. Kali et al. 2010

De nombreux géologues ont décrit la haute chaîne Himalayenne comme un empilement d'écailles de la bordure nord de la croûte continentale indienne (modèle de prisme orogénique). Les écailles sont limitées à leur base par des failles chevauchantes dont le Main Central Thrust (ou MCT) et à leur sommet par une grande faille normale appelée South Tibet Detachment (ou STD).

Cependant, depuis une dizaine d'années il a été proposé, notamment sur la base de modèles numériques et d'images géophysiques, que la haute chaîne Himalayenne corresponde en fait à de la croûte moyenne (30-50 km de profondeur) expulsée vers le sud dans un chenal de faible viscosité depuis sous le Tibet. Ce flux de croûte aurait été rendu possible par la fusion partielle de la croûte, et l'existence d'un Tibet plus haut que l'Himalaya, il y a 40 Ma, qui aurait, en quelque sorte, appuyé sur l'ensemble. Le flux aurait été amplifié par la très forte érosion sur les flancs de l'Himalaya, qui « aspirerait » les roches profondes.

2 - Carte géologique simplifiée de la région de l'Ama Drime représentée sur la topographie en 3 dimensions. Vue vers le Sud Est depuis un point au dessus du plateau tibétain. Les failles indiquées en rouge sont les failles normales qui ont accommodé la remontée finale du massif. Voir fig. 1 pour le code couleur.
© Leloup et al. 2010

Ce nouveau modèle a fait l'objet de nombreuses controverses, mais il reste très difficile à tester à partir de données géologiques, celles-ci étant limitées aux roches affleurant aujourd'hui dans la haute chaîne Himalayenne, les roches situées en profondeur sous la surface du Tibet étant inaccessibles. Heureusement pour les chercheurs en quête de résoudre l'énigme, les roches du massif de l'Ama Drime situé au sud du Tibet sont une exception à cette règle. Elles ont été exhumées récemment par le jeu de deux failles (failles normales) ayant ouvert une fenêtre sur la croûte profonde de l'Himalaya, 80 km au nord de la haute chaîne. Cette exception a donc été mise à profit par l'équipe franco-chinoise pour tenter de départager les modèles proposés.

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Ces chercheurs ont, d'une part, étudié les structures géologiques sur le terrain et, d'autre part, analysé la composition minéralogique et daté par les méthodes Uranium-Plomb, Argon-Argon, Uranium-Thorium-Hélium (U/Pb, Ar/Ar, (U-Th)/He) les roches du massif de l'Ama Drime. Ces données leurs permettent de reconstituer l'évolution simultanée des pression, température et déformation du massif au cours du temps (Fig. 3). Ainsi, l'ensemble du massif a atteint des pressions de ~1,6 GPa, correspondant à des profondeurs de ~60 km, avant d'être affecté par une fusion partielle à partir de 33 Ma, puis de remonter jusqu'à ~15 km de profondeur, il y a environ 12 Ma. Lors de leur remontée les roches ont gardé leur cohérence comme l'indiquent des niveaux continus sur plusieurs kilomètres de long, riches en un minéral particulier, l'amphibole (Fig. 4). Les 15 derniers kilomètres d'exhumation ont été provoqués depuis 12 Ma par le jeu des failles normales, encore actives aujourd'hui, qui bordent le massif.

Dans le cas d'un modèle de superposition d'écailles continentales (prisme orogénique), et dans celui d'une expulsion de roches dans un chenal, le trajet suivi par les roches et l'évolution des températures et des pressions qu'elles subissent sont différentes. Ceci permet aux auteurs de conforter le modèle du prisme orogénique où les roches sont enfouies à grande profondeur avant d'être exhumées (trajet bleu, Fig. 1), plutôt que celui d'un chenal dans la croûte, où les roches se déplacent horizontalement (trajet rouge, Fig. 1).

D'autre part, dans le premier cas, la dynamique du système dépend intimement des conditions de la convergence Inde-Asie qui peuvent varier brutalement, alors que dans le deuxième, les paramètres guidant le système (énergie potentielle, structure thermique) évoluent lentement. Or, dans un autre article publié récemment dans la revue Earth and Planetary Science Letters, les mêmes chercheurs montrent que la date de 12 Ma semble être une date clé dans l'histoire de la collision. Elle correspond à la fois : à un changement dans la direction de convergence entre l'Inde et l'Asie ; à l'arrêt presque synchrone sur au moins 1000 km de long du South Tibet Detachment (STD) ; à un changement de la direction d'extension dans tout le Sud Tibet (de NNE-SSW à E-W) ; à l'arrêt du Main Central Thrust (MCT) relayé par l'activation d'un nouveau chevauchement plus externe, le Main Boundary Thrust (MBT, Fig. 1).

Pour les auteurs, le modèle de prisme orogénique permet donc mieux d'expliquer les données acquises récemment, même si le fonctionnement détaillé de ce prisme reste encore à préciser.

Source

The South Tibet detachment shear zone in the Dinggye area Time constraints on extrusion models of the Himalayas. P.H. Leloup, G. Mahéo, N. Arnaud, E. Kali, E. Boutonnet, Dunyi Liu, Liu Xiaohan, Li Haibing - Earth and Planetary Science Letters 292 (2010) 1-16

Exhumation history of the deepest central Himalayan rocks, Ama Drime range: Key pressure‐temperature‐deformation‐time constraints on orogenic models. E. Kali, P. H. Leloup, N. Arnaud, G. Mahéo, Dunyi Liu, E. Boutonnet, J. Van der Woerd, Xiaohan Liu, Jing Liu‐Zeng, and Haibing Li - Tectonics, Vol. 29, 2010

Laboratoires impliqués
Laboratoire des Sciences de la Terre, (INSU-CNRS, Université de Lyon, ENS Lyon)
(1) Institut de Physique du Globe de Strasbourg (INSU-CNRS, UdS/EOST)

Géosciences Montpellier, (INSU-CNRS, Université de Montpellier 2)
Laboratory of Continental Dynamics, Institute of Geology, CAGS, Beijing, China
Institute of Tibetan Plateau Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

Contact(s)

Philippe-Herve Leloup, Laboratoire de Sciences de la Terre (INSU-CNRS/ENS Lyon/Univ Lyon)
Elise Kali, IPGS (INSU-CNRS/Univ Strasbourg)

Grâce aux mesures du réseau mondial Fluxnet, une équipe internationale menée par l'Institut Max Planck, à laquelle participe le Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE/IPSL, CEA-CNRS-UVSQ), a pu quantifier plus précisément les échanges, entre l'atmosphère et les écosystèmes continentaux, liés au processus de photosynthèse. Les chercheurs ont précisé les contributions respectives de chaque écosystème au carbone total fixé par la végétation au niveau mondial. Ils ont également établi que pour 40% des surfaces de la planète, la capacité de photosynthèse des écosystèmes est principalement influencée par les précipitations, une donnée importante dans la perspective d'un réchauffement climatique.
Ces travaux sont publiés dans Science (Science Express) du 5 juillet 2010.

La photosynthèse est un processus clé du cycle du carbone global grâce auquel la végétation absorbe le CO₂ atmosphérique pour produire de la biomasse. Ce processus dépend essentiellement de trois facteurs : l'ensoleillement, la température et les précipitations (quantité d'eau dans les sols). Les scientifiques s'y intéressent pour à la fois mieux le comprendre et essayer d'anticiper ses éventuelles variations.

Une équipe internationale menée par l'Institut Max Planck, à laquelle participe le LSCE, vient de dresser un bilan de la photosynthèse globale au niveau mondial. Pour ce faire, elle a combiné les résultats d'un ensemble de modèles théoriques et d'un nouveau modèle permettant de traiter les observations du réseau Fluxnet de "tours à flux"(1). Lancé en 2000, ce réseau permet aux différents laboratoires impliqués de récolter et mettre en commun des données de flux mesurées sur différents écosystèmes dans le monde entier.


Quantité annuelle de carbone absorbée par photosynthèse par la végétation.Les chercheurs ont ainsi pu estimer que la photosynthèse globale permet la fixation de 123 gigatonnes de carbone par an (gTC/an), avec une marge d'erreur de +/- 8 gTC, un résultat conforme aux estimations précédentes. Surtout, cette étude leur a permis de mieux préciser les contributions respectives de chaque écosystème. Il s'avère ainsi que les contributions à la photosynthèse des forêts tempérées et des prairies, par exemple en Europe, aux États-Unis et dans une grande partie de la Chine, sont moins importantes que ne le prévoyaient les modèles théoriques. À l'inverse, celles des zones de culture et des forêts boréales, comme en Scandinavie ou en Sibérie, sont plus élevées.
Les chercheurs ont également établi que pour 40% des surfaces, la photosynthèse est influencée principalement par les précipitations. Autrement dit, sur ces surfaces, le "stress hydrique" de la végétation, un phénomène qui limite la photosynthèse, aurait une influence prédominante sur sa capacité de photosynthèse. Il s'avère en outre que les zones tropicales y sont moins sensibles qu'on le pensait jusqu'ici, Quant aux zones tempérée, elles y sont plus sensibles que prévu.

Ces résultats révèlent donc que, face au changement climatique attendu pour le futur, en particulier l'élévation des températures et la modification des précipitations qui en résultera, les écosystèmes tempérés (qui incluent les zones de grandes cultures) seront plus vulnérables et les zones tropicales plus robustes que prévu.

Note(s)

1. Les tours à flux sont les dispositifs destinés à mesurer les flux de chaleur, d'eau et de CO₂ entre la surface et l'atmosphère ; les instruments sont le plus souvent disposés au sommet d'une telle tour, au niveau supérieur des forêts (ou anopée).

Source

C . Beer, M. Reichstein, E. Tomelleri, P. Ciais, M. Jung, N. Carvalhais, C. RÄodenbeck, M. A. Arain, D. Baldocchi, G. B. Bonan, A. Bondeau, A. Cescatti, G. Lasslop, A. Lindroth, M. Lomas, S. Luyssaert, H. Margolis, K. W. Oleson, O. Roupsard, E. Veenendaal, N. Viovy, C. Williams, F. I. Woodward, D. Papale, Terrestrial gross carbon cioxide uptake: global distribution and co-variation with climate, Published online July 5 2010; 10.1126/science.1189587 (Science Express Reports)

Contact(s)

Nicolas Viovy, LSCE/IPSL

Deux astronomes du CNRS, en collaboration avec un chercheur étranger, ont découvert un trou noir stellaire qui émet de puissants jets de particules, d'une longueur totale de 1 000 années-lumière. D'ordinaire, l'énergie produite par la chute de matière dans un trou noir de ce type est transformée majoritairement en rayons X, et non en jets. Ce trou noir exceptionnel est une version miniature de certains trous noirs supermassifs présents dans les noyaux actifs de galaxies. Il devrait permettre de mieux comprendre les phénomènes qui y sont à l'oeuvre. Sa découverte fait l'objet d'une publication dans la revue Nature du 8 juillet 2010.

Le satellite Planck de l'ESA vient de délivrer une image exceptionnelle de l'intégralité du ciel provenant du premier relevé, qui est tout juste achevé. Cette image est annotée permettant ainsi de mettre en évidence un certain nombres d'objets tels des galaxies extérieures à la nôtre ou des structures de notre Voie lactée..