Datation des carottes de glace

Plan

I. Methods of Dating Ice Cores
   A. Counting of Annual Layers
      1. Temperature Dependent
      2. Irradiation Dependent
   B. Using Pre-Determined Ages as Markers
      1. Previously Measured Ice-Cores
      2. Oceanic Cores
      3. Volcanic Eruptions
      4. Ph Balances
      5. Paleoclimatic Comparison
   C. Radioactive Dating of Gaseous Inclusions
   D. Ice Flow Calculations
II. The Vostok Ice-Core
   A. How It Was Collected
   B. Experimental Methodology
   C. Results
III. Conclusions
   A. Minimum Age of the Earth
   B. Worlds in Collision?
IV. References

I. Méthodes de datation des carottes de glace

Parmi les quatre méthodes distinctes pour déterminer l'âge des carottes de glace, les trois premières sont des tests expérimentaux directs et la quatrième repose sur des théories quelque peu incertaines.

Comptage des couches annuelles

Le fondement de cette méthode réside dans la recherche d'éléments qui varient de manière cohérente selon les saisons. Parmi ceux-ci figurent des éléments dépendant de la température (plus froid en hiver et plus chaud en été) et de l'irradiance solaire (moins d'irradiance en hiver et plus en été). Une fois de tels marqueurs des variations saisonnières identifiés, ils peuvent être utilisés pour déterminer le nombre d'années sur lesquelles le carottage de glace s'est accumulé. Ce processus est analogue au comptage des cernes d'arbres. Un inconvénient majeur de ce type de datation est qu'il est extrêmement long et fastidieux.

Dépendant de la température

Parmi les marqueurs dépendants de la température, le plus important est le rapport entre 18O et 16O. Les molécules d'eau composées de H2(18O) s'évaporent moins rapidement et se condensent plus facilement que les molécules d'eau composées de H2(16O). Ainsi, l'eau s'évaporant de l'océan commence par être pauvre en H2(18O). À mesure que la vapeur d'eau se déplace vers les pôles, elle devient de plus en plus pauvre en H2(18O) puisque les molécules plus lourdes ont tendance à précipiter en premier. Ce processus de déplétion dépend de la température, de sorte que les précipitations sont plus enrichies en H2(16O) en hiver qu'en été. Ainsi, chaque couche annuelle commence riche en 18O, devient pauvre en 18O, et se termine riche en 18O.

Ce processus dépend également des températures relatives des différentes années, ce qui permet de comparer avec les données paléoclimatiques. Pour des raisons similaires, le rapport entre le deutérium et l'hydrogène se comporte de la même manière.

Le principal inconvénient de cette méthode de datation est que les isotopes ont tendance à se diffuser au fil du temps.

Marqueurs dépendants de l'irradiation

Parmi les marqueurs dépendants de l'irradiation, les deux plus importants sont 10Be et 36Cl. Ces deux isotopes sont produits par les rayons cosmiques et l'irradiation solaire frappant la haute atmosphère, et les deux sont rapidement lessivés de l'atmosphère par les précipitations. En comparant les rapports de ces isotopes à leurs homologues non radioactifs (c'est-à-dire 9Be et 35Cl), on peut déterminer la saison de l'année où les précipitations ont eu lieu. Ainsi, chaque couche annuelle commence par être pauvre en 10Be et 36Cl, devient riche en 10Be et 36Cl, puis redevient pauvre.

CORRECTION : J'ai vraiment gâché celle-ci. Bien que ce qui est dit ci-dessus soit vrai, il s'agit d'un effet extrêmement mineur. Le 10Be et le 36Cl se forment tous deux sous forme d'ions chargés dans l'ionosphère. Le champ magnétique terrestre les piège ensuite, avec une légère « fuite » des isotopes vers l'atmosphère inférieure. La quantité de « fuite » dépend de la hauteur de l'ionosphère, qui varie principalement en réponse au cycle solaire, les périodes d'activité solaire maximale correspondant à la plus grande extension de l'ionosphère.

Il convient de noter que les rapports 10Be/9Be pour certains carottes de glace ont été comparés au cycle solaire connu et sont en excellent accord avec ce qui est connu (montrant avec précision le moment de la Petite Glace européenne, qui correspondait à une quantité d'activité solaire remarquablement faible).

Le principal inconvénient de cette méthode de datation est que ces isotopes ont également tendance à se diffuser au fil du temps.

Utilisation des âges prédéterminés comme repères

Dans ces méthodes, on utilise l'âge de marqueurs préalablement déterminés pour déterminer l'âge de divers points du carottage de glace. Le principal avantage de ces méthodes est qu'elles peuvent être achevées relativement rapidement. Le principal inconvénient est que si les marqueurs d'âge prédéterminés sont erronés, alors l'âge attribué au carottage de glace sera également erroné.

Carottes de glace déjà mesurées

Dans cette méthode, on compare certaines inclusions dans un carottage de glace dont l'âge a été déterminé par une méthode séparée à des inclusions similaires dans un carottage de glace dont l'âge reste encore indéterminé. Ces inclusions sont généralement des cendres provenant d'éruptions volcaniques et des couches acides.

Le principal inconvénient de cette méthode est qu'il faut disposer d'un carottage de glace préalablement daté pour commencer.

Cœurs océaniques

Dans cette méthode, on compare certaines inclusions dans des carottes océaniques datées avec des inclusions apparentées trouvées dans la carotte de glace d'un âge encore indéterminé. Des exemples de telles inclusions sont une baisse (ou une hausse) de la température sur une période de années qui peut être déterminée à partir de la flore et de la faune trouvée dans la carotte océanique et une baisse (hausse) de l'enrichissement en 18O sur cette même période de années. Un autre exemple est la cendre volcanique.

AJOUT : R. Hyde a publié séparément certaines des relations entre les données des carottes océaniques et leurs causes astronomiques. Ce sont les principales « inclusions » qui sont comparées. Je m'excuse pour l'utilisation de terminologie vague dans ce contexte.

Les principaux inconvénients de cette méthode sont qu'il faut comparer différentes signatures du changement climatique qui correspondent au même événement et qu'on n'est pas certain des temps de latence (le cas échéant) entre les réactions océaniques et les réactions glaciaires aux mêmes changements climatiques.

Éruptions volcaniques

Après l'éruption des volcans, les cendres volcaniques et les produits chimiques sont lessivés de l'atmosphère par les précipitations. Ces éruptions laissent une marque distincte dans la neige qui a lessivé l'atmosphère. Nous pouvons alors utiliser les éruptions volcaniques enregistrées pour calibrer l'âge du carottage de glace. Puisque les cendres volcaniques constituent un élément atmosphérique courant après une éruption, c'est une signature utile pour comparer les données temporelles calibrées et un carottage de glace d'âge indéterminé. Une autre signature du volcanisme est l'acidité.

Le principal inconvénient de cette méthode est qu'il faut connaître à l'avance la date de l'éruption, ce qui n'est généralement pas le cas. De plus, les précipitants alcalins des âges glaciaires limitent cette mesure à environ 8000 av. J.-C.

Équilibre des phosphates

Un marqueur unique des périodes de glaciation est que les précipitations pendant les âges glaciaires sont nettement alcalines. Cela est dû au fait que les âges glaciaires ont lié une grande quantité de l'eau disponible, exposant ainsi une plus grande portion des plateaux continentaux. De ces plateaux, d'énormes nuages de poussières alcalines (principalement CaCO3) ont été soufflés à travers le paysage.

Le principal inconvénient de cette méthode est qu'elle ne fournit que des fourchettes d'âges très approximatives (c'est-à-dire que cette glace a été déposée durant la dernière période glaciaire). De plus, le délai entre le début de la glaciation et l'augmentation de l'alcalinité reste incertain.

Comparaisons paléoclimatiques

Dans cette méthode, on compare les changements climatiques à long terme (par exemple, les âges glaciaires et les réchauffements interglaciaires) avec des marqueurs (tels que les rapports 18O/16O) présents dans les carottes de glace.

Datation radioactive des inclusions gazeuses

Dans cette méthode, on fait fondre une quantité de matériel glaciaire à une profondeur donnée, on collecte les gaz qui étaient piégés à l'intérieur et on utilise la datation au 14C et au 36Cl standard.

Le principal inconvénient de cette méthode est qu'il faut fondre une énorme quantité de glace pour recueillir la quantité requise de gaz.

Calculs du flux glaciaire

Dans cette méthode, on mesure la longueur du carottage de glace et on calcule combien d'années il a fallu pour qu'un glacier de cette épaisseur se forme.

C'est la méthode la moins précise utilisée pour dater les carottes de glace. Premièrement, il faut calculer comment l'épaisseur de la couche annuelle change avec la profondeur. Ensuite, il faut faire certaines hypothèses sur l'épaisseur originale de la couche annuelle à dater (c'est-à-dire la quantité de précipitations tombée sur la zone en un an).

II. Le carottage de glace de Vostok

Pour démontrer les méthodes utilisées pour dater les carottes de glace, je vais utiliser la carotte de glace de Vostok comme exemple, car j'ai trouvé une abondante littérature à son sujet et parce qu'il s'agit d'une carotte de glace antarctique, ce qui était le sujet du post original.

Comment il a été recueilli

Le carottage de glace de Vostok a été prélevé en Antarctique oriental par l'expédition antarctique russe. Le carottage de glace de Vostok mesure 2 083 mètres de long et a été prélevé en deux parties : 1) 0 - 950 m entre 1970 et 1974, 2) 950 - 2083 m entre 1982 et 1983. La profondeur totale de la calotte glaciaire à partir de laquelle le carottage a été prélevé est d'environ 3 700 mètres.

Méthodologie expérimentale

Le carottage de glace a été découpé en segments de 1,5 à 2,0 mètre. Une série discontinue échantillonnée tous les 25 mètres et une série continue de 1 406 à 2 803 mètres ont ensuite été envoyées sous forme solide à Grenoble, en France, pour une analyse complémentaire.

À Grenoble, la glace a été placée dans des récipients en acier inoxydable propres. Les échantillons ont été broyés puis fondus, les gaz dégagés ont été collectés et conservés pour une analyse ultérieure. L'eau de fonte a été testée pour sa composition chimique puis électrolysée.

Les méthodes utilisées pour déterminer les âges incluent l'analyse isotopique 18O/16O [1], des calculs indépendants de l'écoulement des glaces [1], une comparaison avec d'autres carottes de glace [1], une comparaison paléoclimatique [1], une comparaison avec des carottes de fond marin [1], l'analyse isotopique 10Be/9Be [2], l'analyse isotopique deutérium/hydrogène [3], une comparaison avec le registre climatique marin [3], des correspondances de CO2 entre les carottes de glace datées [4] et des correspondances de CO2 avec des carottes océaniques datées [4].

Les résultats déterminés à partir de ces divers échantillons étaient cohérents entre les tranches continues et discontinues au sein des sections qui se chevauchaient. Ils étaient également cohérents avec les carottes de glace du Groenland, autres carottes de glace antarctiques, les enregistrements volcaniques datés, les carottes de fond marin, et les preuves paléoclimatiques.

Résultats

Bien qu'il soit impossible de fournir des dates précises (à l'échelle d'un millénaire), l'analyse montre des preuves définitives des deux dernières périodes glaciaires. En utilisant les méthodes listées ci-dessus, le fond du carottage de glace a été déposé il y a 160 000 +- 15 000 ans. Il convient de noter que toutes les méthodes listées ci-dessus étaient cohérentes avec les résultats ci-dessus.

III. Conclusions

Dans cette section, je fournirai un bref aperçu de la manière dont les données des carottes de glace influencent à la fois la question de l'âge de la Terre et le catastrophisme velikovskien.

NOTE: Ce message original a été écrit à une époque où Bob Bales et Ted Holden étaient des contributeurs fréquents de talk.origins. Bob Bales a soutenu que l'âge de la Terre est d'environ 50 000 ans, et vous savez probablement que Ted Holden est un partisan du catastrophisme velikovskien. Par conséquent, ces conclusions sont spécifiques au lecteur.

Âge minimum de la Terre

Les données recueillies à partir du carottage de glace de Vostok indiquent que l'âge minimum de la Terre est de 160 000 +- 15 000 ans. De plus, il existe environ 33 % de glace supplémentaire en dessous de l'échantillon de carottage, qui contiendrait un nombre disproportionné d'années en raison de l'amincissement des couches de glace sous la pression considérable de la glace qui se trouve au-dessus.

Pour maintenir une date de la Terre de 50 000 ans, il faudrait décrire un mécanisme permettant la formation de plus de 2 couches de glace fausses par an. Il convient de noter qu'il faut également expliquer pourquoi ce mécanisme a cessé de fonctionner à l'époque historique, puisque le carottage de glace de Vostok démontre une partie des éruptions volcaniques historiquement enregistrées aux périodes correctes.

AJOUT : « À la liste des éléments exclus, vous pouvez ajouter des marées ou des inondations de plusieurs miles de hauteur. (Velikovsky et le déluge noachique). Une telle masse d'eau aurait fourni une flottabilité suffisante pour décoller les calottes polaires de leur lit. Il n'y a aucun moyen de les faire retomber exactement à leur emplacement d'origine, ou de les faire repousser. (En fait, la calotte glaciaire du Groenland ne se reformerait pas dans les conditions climatiques modernes (derniers 10 ky).) » --Bob Grumbine rmg3@psuvm.psu.edu

Mondes en collision

Le carottage de glace de Vostok ne montre aucun effet de changements géologiques catastrophiques. Par là, je veux dire qu'il n'y a pas de pétrole, pas de vermine, pas de gaz étranges de Vénus, pas de neige rouge, pas de manne parmi les couches. Il n'y a également aucune preuve de changements rotationnels rapides de la Terre, de inondations, ni de bombardements majeurs d'astéroïdes. Enfin, il n'y a absolument, positivement, fur-darn-tootin aucune preuve que la Terre ait jamais occupé une position dans le système solaire autre que celle qu'elle occupe actuellement.

IV. Références

Lorsque je suis allé chercher des références sur la datation des carottes de glace, j'ai décidé de suivre une philosophie simple... aussi simple que scientifiquement possible. J'ai choisi de faire cela pour démontrer qu'il n'y a aucune excuse pour qu'une personne lance l'attaque franchement ignorante que Ted a faite lorsqu'il a répondu au message original de Sue Bishop sur les données des carottes de glace.

NOTE: Ted a d'abord affirmé que les carottes de glace antarctiques provenaient de beaucoup de neige, et non de beaucoup d'années.

Les sections ci-dessus sur le carottage de glace de Vostok ont été extraites des références 1 à 4. Les informations générales sur les méthodes de datation proviennent des références 5 à 8. Les deux dernières références concernent les carottages de glace du Groenland et sont incluses pour le plaisir de la lecture. La référence [8], si vous parvenez à la trouver, est un texte scientifique exceptionnellement clair (même s'il s'agissait d'une thèse).

[1] C. Lorius et al., NATURE 316 (1985) 591-596.
[2] F. Yiou et al., NATURE 316 (1985) 616-617.
[3] J. Jouzel et al., NATURE 329 (1987) 403-408.
[4] J.M. Barnola et al., NATURE 329 (1987) 408-414.
[5] van Nostrands' DICTIONNAIRE SCIENTIFIQUE
[6] L'ENCYCLOPÉDIE DES SCIENCES ET DES TECHNOLOGIES
[7] E. Wolff, GEOGRAPHICAL MAGAZINE 59 (1987) 73-77.
[8] Julie M. Palais OCEANUS 29 (Hiver 86/87) 55-60.
[9] W. Dansgaard et al., SCIENCE 218 (1982) 1273-1277.
[10] C.U. Hammer et al., NATURE 288 (1980) 230-235.