Climat et composition de l’atmosphère au Précambrien : des paléosols aux simulations numériques

Afin de comprendre le rôle des gaz à effet de serre dans la régulation du climat et l’évolution de l’oxygène atmosphérique au cours de l’Archéen, nous adoptons une double approche basée d’une part sur l’étude géologique, géochimique et minéralogique des paléosols, et d’autre part sur la réalisation de simulations climatiques et géochimiques. Nous mettons en évidence l’existence de nouveaux paléosols au sein du groupe Fortescue (craton des Pilbara, Australie). Bien que largement affectés par des processus hydrothermaux, plusieurs assemblages minéralogiques issus de l’altération météorique y ont été préservés, témoignant de la présence d’oxygène dans l’atmosphère il y a 2,76Ga. Nous estimons une teneur en oxygène entre 0,3 et 3% de la valeur actuelle. Nous proposons que l’émersion de plateaux basaltiques soit à l’origine de l’accumulation d’oxygène dans l’atmosphère. Ce processus dure assez longtemps pour engendrer une altération oxydante dont de nombreuses traces sont enregistrées dans les sédiments tardi-archéens. En conséquence, les modèles reposant sur l’hypothèse d’une atmosphère anoxique s’avèrent inadaptés pour calculer la pCO2, et seules les estimations basées sur les bilans de masse restent pertinentes. À l’aide de modèles climatiques, nous montrons que ces estimations sont compatibles avec le maintien d’une Terre déglacée à la fin de l’Archéen, sans nécessiter de fortes teneurs en méthane. Nous proposons également que les glaciations Huroniennes résultent non seulement de la baisse du méthane, mais également d’une diminution de la pCO2. Pour des périodes plus anciennes, nous montrons que la présence de nuages à larges gouttelettes permettrait de maintenir la Terre déglacée dès 3,5Ga, y compris pour des faibles pressions partielles de CO2. Toutefois, de si faibles teneurs en CO2 paraissent peu probables au vu de l’étude couplée climat-carbone. En effet, nous montrons que la régulation du CO2 est gouvernée par la quantité de surface continentale émergée.