Hélium-3 d'origine cosmique dans les sédiments marins et les glaces polaires:relation aux paléoclimats

Version 2001

Résumé

En dehors des évènements exceptionnels que sont les impacts d'astéroïdes, la Terre est soumise en permanence à un flux de matière d'origine cosmique. Ce flux de poussières extra-terrestres est archivé dans les calottes polaires et les sédiments marins et s'accompagne d'une signature isotopique 3He/4He caractéristique (la matière cosmique est très enrichie en 3He par rapport à toute source d'origine terrestre). Des mesures récentes d'3He dans des sédiments marins (Farley et Patterson, Nature 378, 1995) ont suggéré une modulation de ce flux avec une période de 100,000 ans et une possible relation causale entre les variations du flux de poussières cosmiques et le climat (Muller et Mc Donald, Nature 377, 1995). Cette interprétation a été contestée par Marcantonio et al. (EPSL, 1999), qui ont montré un degré important de covariation entre la teneur des sédiments en 3He et l'excès en 230Th, suggérant un flux d'3He cosmique sensiblement constant et une modulation climatique de son archivage sédimentaire. Une autre explication qui n'a pas encore été proposée est que cette modulation climatique à 100.000 ans pourrait être la signature de la fonte des calottes polaires qui largueraient alors sous forme d'un "pulse" la matière cosmique accumulée pendant les périodes glaciaires. Nous proposons de tester ces différentes hypothèses et d'élargir l'étude aux carottes de glaces. Le travail consistera à étudier la distribution du rapport 3He/4He et de la concentration en hélium-3 dans une sélection de carottes marines et polaires recouvrant les derniers cycles climatiques (Quaternaire récent). Le flux d'hélium-3 cosmique sera calculé à partir de la stratigraphie des isotopes stables. Les interférences liées aux conditions d'archivage dans les sédiments océaniques (phénomènes de focussing) seront prises en compte en normant le flux d'hélium-3 ainsi calculé au flux de 230Th mesuré. Une comparaison sera établie avec les glaces polaires, à partir d'une sélection de sites à taux d'accumulation différents, afin d'établir la cohérence du flux d'hélium-3 à l'échelle globale. On pourra ainsi discuter la variabilité du flux d'hélium-3 d'origine extra-terrestre, les comparer à celles des enregistrements climatiques et préciser ainsi les relations entre flux de poussières cosmiques et climat.

Données