Le niveau de la mer sur Terre était-il significativement plus bas dans les temps anciens ?

Le niveau de la mer sur Terre était-il significativement plus bas dans les temps anciens ?

Souvent, des artefacts anciens ou même des civilisations anciennes entières sont retrouvés enfouis très profondément dans la surface du sol de la terre.

Des civilisations entières qui avaient des bâtiments élevés ont été trouvées à plusieurs mètres sous terre.

Cela signifie-t-il que le niveau de la mer sur Terre était beaucoup plus bas qu'il ne l'est maintenant ? Si cela est vrai, expérimentons-nous alors un niveau de gravité inférieur ?

Comment la simple sédimentation du sable peut-elle enterrer un grand bâtiment à de telles profondeurs ?

Si le manque d'habitation par les humains finit par entraîner l'enfouissement des choses, alors qu'en est-il des endroits comme Tchernobyl, qui n'a pas été habité depuis longtemps ?

Je ne suis pas diplômé en physique ou quoi que ce soit, juste un gars curieux.

Toute aide est très appréciée.


Les débuts de la civilisation humaine dans l'ensemble coïncident avec le début de notre période interglaciaire actuelle, connue sous le nom d'Holocène à environ 10 000 ans avant JC. Au début, le niveau de la mer dans le monde était d'environ 60 m plus bas qu'aujourd'hui (et c'était en baisse par rapport à plus de 120 au maximum glaciaire 10 000 ans auparavant). Ils ont augmenté assez rapidement après cela, pour atteindre des niveaux presque actuels vers 6 000 av.

Cependant, de nombreuses zones au-dessus de 40 degrés de latitude ont été artificiellement déprimé en raison du poids de toute cette glace d'environ 190 m inférieur que les niveaux d'aujourd'hui (oui, ça pesait cette beaucoup). La terre se déplace beaucoup plus lentement que l'eau, donc ces zones ralentissent toujours en hausse aujourd'hui. Ainsi, aux latitudes plus élevées, vous constatez généralement l'effet inverse des zones qui étaient auparavant sous-marines. Cela a causé une histoire particulièrement intéressante pour la Baltique, qui a traversé plusieurs périodes de lac, puis de mer, puis de lac, puis de mer, alors que le niveau des eaux et des terres augmentait.


Je ne suis pas sûr de la prémisse de votre déclaration liminaire :

La plupart du temps, des artefacts anciens ou même des civilisations anciennes entières se trouvent enfouis très profondément dans la surface du sol de la terre.

En fait, la plupart des artefacts sont assez proches de la surface (moins de quelques mètres) - c'est pourquoi beaucoup d'entre eux se retrouvent dans les champs labourés ou lors du creusement de tranchées peu profondes.

Il est vrai que les ruines semblent plus profondes dans les grandes villes (Londres et Paris), mais c'est parce que les vieux bâtiments ont simplement été construits par-dessus. Même alors, les murs romains de Londres ne sont encore qu'à quelques mètres sous la surface et sont ouvertement visibles au public depuis les galeries du rez-de-chaussée de certains bâtiments (le bâtiment de l'Autorité du Grand Londres, par exemple).

Il y a des circonstances étranges - telles que les pyramides et le sphinx enterrés sous le sable du désert. Cependant, les sables du désert sont très mobiles et s'accumuleront contre des choses comme les pyramides sans soins continus.

Quant au niveau de la mer, la côte change constamment. Il y a d'anciens ports sur la côte est anglaise qui sont maintenant à des kilomètres à l'intérieur des terres. Il y avait aussi un pont terrestre, appelé Doggerland, reliant la Grande-Bretagne à l'Europe il y a des dizaines de milliers d'années. En fait, le niveau de la mer a considérablement augmenté après la fin de la dernière grande période glaciaire et les calottes polaires ont libéré de grands volumes d'eau.


Il est plus facile de décomposer les réponses à vos questions en plusieurs parties :

Souvent, des artefacts anciens ou même des civilisations anciennes entières sont retrouvés enfouis très profondément dans la surface du sol de la terre.

Cela peut arriver occasionnellement, mais je ne peux personnellement penser à aucun cas où des preuves d'une civilisation entière ou d'artefacts humains importants sont trouvés enterrés très profondément dans le sol (disons, en dessous de 5 m environ) où ils n'ont pas été délibérément enterrés , ou sujet à un événement explicable tel qu'une inondation ou un effondrement.

Les artefacts de l'histoire humaine se trouvent généralement à la surface ou près de la surface. Lorsque des artefacts humains sont enterrés, c'est généralement à la suite d'autres activités humaines telles que l'agriculture, la construction excessive ou l'enterrement délibéré. Certains artefacts humains peuvent être recouverts par des inondations déposant des sédiments, des éruptions volcaniques ou la désertification (par exemple, des dunes de sable mouvantes).

Les artefacts plus anciens, tels que les fossiles, sont souvent trouvés plus profondément parce que leur âge signifie qu'ils ont été soumis à d'autres processus géologiques qui les déplacent beaucoup plus dans la structure de la Terre.

Des civilisations entières qui avaient des bâtiments élevés ont été trouvées à plusieurs mètres sous terre.

Voir au dessus

Cela signifie-t-il que le niveau de la mer sur Terre était beaucoup plus bas qu'il ne l'est maintenant ? Si cela est vrai, expérimentons-nous alors un niveau de gravité inférieur ?

Le niveau de la mer sur Terre a varié depuis la dernière ère glaciaire, mais le « niveau de la mer » est un contexte difficile lorsqu'il est vécu sur des millions d'années, car sur ces échelles de temps d'autres processus géologiques tels que le mouvement tectonique (mouvement des plaques continentales), le soulèvement et l'érosion signifie que le niveau de la mer devient une mesure « relative ».

Le niveau de la mer n'est pas lié à la gravité. La gravité sur Terre a toujours été la même (du moins depuis que les animaux ont évolué) parce que la gravité de la Terre est liée à sa masse (combien elle pèse).

Le niveau de la mer n'est lié qu'à la quantité d'eau liquide sur la terre et à la façon dont cette eau s'accumule à la surface de la Terre à partir du point le plus bas. Le niveau de la mer varie très, très légèrement en raison des effets des différents niveaux de gravité dans le monde, mais ces différences relatives de gravité ne sont pas importantes et ne font qu'une très petite différence. L'action de la lune dans la création des marées a un effet beaucoup plus important.

Comment la simple sédimentation du sable peut-elle enterrer un grand bâtiment à de telles profondeurs ?

La sédimentation du sable a tendance à ne pas le faire, les sédiments sont généralement transportés par les rivières et toute grande structure sous l'eau est généralement érodée par l'eau qui apporte les sédiments. Sur terre, il existe des cas de dunes de sable, qui sont déplacées par l'action du vent, enterrant les structures à certaines profondeurs. Les cendres volcaniques peuvent également le faire, comme dans le cas de Pompéi en Italie.

Si le manque d'habitation par les humains finit par entraîner l'enfouissement des choses, alors qu'en est-il des endroits comme Tchernobyl, qui n'a pas été habité depuis longtemps ?

Un manque d'habitation n'est pas fortement lié à l'enfouissement de structures et d'objets, bien que la croissance de plantes autour des bâtiments puisse entraîner une augmentation de la biomatière (matière végétale morte) qui se décomposera dans le sol et pourra s'accumuler autour des bâtiments. De même, l'érosion des bâtiments eux-mêmes par l'action de la pluie, du vent et de la glace peut les faire éclater et effectivement « s'enterrer », mais ce ne serait pas une grande profondeur.

Je ne suis pas diplômé en physique ou quoi que ce soit, juste un gars curieux.

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La mer Morte dans la Bible – Histoire biblique et signification du point le plus bas de la Terre

Êtes-vous déjà allé à la mer Morte? Sinon, mettez-le sur votre liste de souhaits – cela vaut bien le déplacement. La mer Morte, située à 1 300 pieds sous le niveau de la mer, est la masse d'eau la plus basse et la plus riche en minéraux du monde. Sa salinité de 34,2 % en fait l'un des plans d'eau les plus salés au monde. La profondeur de la mer Morte est de 304 mètres (997 pieds), ce qui en fait le lac hyper-salé le plus profond du monde. Un point de repère important, trop salé pour soutenir toute vie marine, la mer Morte est célèbre pour les qualités mystérieusement flottantes de l'eau qui permettent aux gens de flotter à la surface de l'eau, sans avoir besoin de nager. Les particularités de la mer Morte ne s'arrêtent pas là : les eaux du lac sont d'un bleu turquoise clair et sont entourées de collines dorées ici et là, des cristaux de sel blanc brillant sortent de l'eau. On pense que l'eau et la boue riches en minéraux de la mer Morte ont de nombreux avantages pour le corps, en particulier pour les affections cutanées, respiratoires et arthritiques. Pour cette raison, de nombreuses personnes visitent la mer Morte chaque année pour obtenir des soins spéciaux dans les spas qui l'entourent, et sont rejoints par des touristes qui visitent la région pour sa beauté, son caractère unique et ses stations thermales luxueuses.


Histoire de l'élévation du niveau de la mer

Presque toute l'eau sur Terre est stockée à deux endroits : dans les océans (actuellement 97 pour cent de toute l'eau) et dans les glaciers (actuellement environ 2,7 pour cent). La quantité d'eau contenue dans les océans - et donc le niveau élevé de la mer - dépend en grande partie de la quantité d'eau piégée dans la glace glaciaire.

Tout au long de l'histoire de notre planète, le niveau de la mer a monté et baissé de façon spectaculaire. Parfois, il y avait pas de glace aux pôles et l'océan était des centaines de pieds plus haut qu'il ne l'est maintenant à d'autres moments, la glace recouvrait la planète et le niveau de la mer était des centaines de pieds plus bas. Ces changements font partie des cycles glaciaires naturels de la Terre et se sont produits sur des millions d'années. Les scientifiques utilisent carottes de sédiments et de glace pour en savoir plus sur le niveau de la mer avant l'avènement des marégraphes et des satellites.

Dernière période glaciaire

Cette carte représente la Terre au cours de la dernière période glaciaire, en particulier le maximum tardif glaciaire (environ 14 000 avant notre ère) lorsque le climat a commencé à se réchauffer considérablement. Avec une grande partie de l'eau de la planète immobilisée dans la glace, le niveau mondial de la mer était inférieur de plus de 400 pieds à ce qu'il est aujourd'hui. L'artiste a travaillé avec des climatologues et des glaciologues pour rendre la carte aussi précise que possible. (© Martin Vargic)

La période glaciaire la plus récente de la Terre a culminé il y a environ 26 500 ans. À cette époque, environ 10 millions de miles carrés (26 millions de kilomètres carrés) de glace couvraient la Terre. La calotte glaciaire laurentienne couvrait le Canada et le Midwest américain, s'étendant du Minnesota et du Wisconsin au sud jusqu'à New York et les montagnes Rocheuses. De l'autre côté de l'Atlantique, la glace recouvrait l'Islande et s'étendait sur les îles britanniques et l'Europe du Nord, y compris l'Allemagne et la Pologne. La calotte glaciaire de Patagonie s'est glissée au nord de l'Antarctique pour couvrir des parties du Chili et de l'Argentine. Le climat était plus froid et plus sec à l'échelle mondiale, les pluies étaient rares, mais des poches de forêt tropicale ont survécu sous les tropiques. Avec une grande partie de l'eau de la planète immobilisée dans la glace, la planète le niveau de la mer était de plus de 400 pieds plus bas qu'aujourd'hui.

Le bas niveau de la mer signifiait que certaines masses terrestres actuellement submergées étaient accessibles à l'homme. L'un des plus connus est le Bering Land Bridge, qui reliait l'Alaska à la Sibérie. Les premiers à atteindre les Amériques a migré à travers le pont terrestre et s'est installé ici. Les animaux terrestres ont également fait le voyage sur le pont dans les deux sens pour coloniser de nouveaux continents. Alors que les glaciers et les calottes glaciaires du monde fondaient au cours des millénaires suivants, le pont terrestre de Bering a été inondé et a disparu sous la surface de l'océan, coupant la route migratoire.

Niveau de la mer à la hausse

La quantité de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère a été mesurée à l'observatoire de Mauna Loa à Hawaï depuis les années 1950. Il y a eu une augmentation constante du dioxyde de carbone depuis le début des mesures, et vous pouvez voir la hausse et la baisse sur une base annuelle en raison de la croissance et de l'absorption du CO2 par les plantes chaque printemps et été. En 2015, l'assemblée annuelle le taux de croissance a bondi de 3,05 parties par million, la plus forte augmentation d'une année à l'autre de leurs 56 années de mesures. (Scripps Institution of Oceanography & NOAA)

Au cours des 20 000 dernières années, le niveau de la mer a grimpé de 120 mètres. À mesure que le climat se réchauffait dans le cadre d'un cycle naturel, la glace a fondu et les glaciers se sont retirés jusqu'à ce que les calottes glaciaires ne restent plus qu'aux pôles et aux sommets des montagnes. Au début, la mer a augmenté rapidement, parfois à des taux supérieurs à 3 mètres (10 pieds) par siècle, puis a continué à croître par poussées d'élévation rapide du niveau de la mer jusqu'à il y a environ 7 000 ans. Ensuite, le climat s'est stabilisé et l'élévation du niveau de la mer s'est ralentie, restant en grande partie stable pendant la majeure partie des 2 000 dernières années, sur la base des enregistrements de coraux et de carottes de sédiments. Maintenant, cependant, le niveau de la mer est à nouveau en hausse, augmente plus vite qu'au cours des 6 000 dernières années. Les plus anciens marégraphes et sédiments côtiers conservés sous les marécages et les marais montrent que le niveau de la mer a commencé à monter vers 1850, ce qui est juste à l'époque où les gens ont commencé à brûler du charbon pour propulser des trains à vapeur, et cela ne s'est pas arrêté depuis. Le climat a probablement commencé à se réchauffer dans le cadre d'un cycle naturel, mais le réchauffement accéléré au cours des deux cents dernières années est dû à une augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique. L'élévation du niveau de la mer qui en résulte est probablement le double de ce que nous aurions vu sans l'augmentation des gaz à effet de serre en raison des activités humaines.

Aujourd'hui, le niveau mondial de la mer est en moyenne de 5 à 8 pouces (13 à 20 cm) plus élevé qu'en 1900. Entre 1900 et 2000, le niveau mondial de la mer a augmenté entre 0,05 pouces (1,2 millimètres) et 0,07 pouces (1,7 millimètres) par an en moyenne. Dans les années 1990, ce taux est passé à environ 3,2 millimètres par an. En 2016, le taux était estimé à 3,4 millimètres par an et devrait augmenter d'ici la fin du siècle. Les scientifiques du Projet intergouvernemental sur le changement climatique prévoient que le niveau mondial de la mer augmentera entre 0,3 et 1 mètre d'ici 2100. Finalement, le niveau de la mer devrait monter d'environ 2,3 mètres pour chaque degré (°C) que le changement climatique réchauffe la planète, et la Terre s'est déjà réchauffée de 1°C. Ce que les scientifiques ne savent pas, c'est combien de temps il faudra pour que le niveau de la mer rattrape l'augmentation de la température. Que cela prenne encore 200 ou 2000 ans dépend en grande partie de la vitesse à laquelle les calottes glaciaires fondent. Même si le réchauffement climatique s'arrêtait aujourd'hui, le niveau de la mer continuerait de monter.


À quoi ressemblait le climat de la Terre la dernière fois que le CO2 dépassait 400 ppm (comme maintenant)

Voici à quoi ressemblait le climat de la Terre la dernière fois que les niveaux mondiaux de dioxyde de carbone étaient constamment égaux ou supérieurs à 400 parties par million.

« À quoi ressemblaient le climat et le niveau de la mer à des moments de l'histoire de la Terre lorsque le dioxyde de carbone dans l'atmosphère était à 400 ppm ? »

La dernière fois que les niveaux mondiaux de dioxyde de carbone étaient constamment égaux ou supérieurs à 400 parties par million (ppm), c'était il y a environ quatre millions d'années, au cours d'une période géologique connue sous le nom d'ère pliocène (entre 5,3 millions et 2,6 millions d'années). Le monde était environ 3℃ plus chaud et le niveau de la mer était plus élevé qu'aujourd'hui.

Nous savons combien de dioxyde de carbone l'atmosphère contenait dans le passé en étudiant les carottes de glace du Groenland et de l'Antarctique. Au fur et à mesure que la neige compactée se transforme en glace, elle emprisonne l'air dans des bulles qui contiennent des échantillons de l'atmosphère à l'époque. Nous pouvons échantillonner des carottes de glace pour reconstituer les concentrations passées de dioxyde de carbone, mais cet enregistrement ne nous ramène qu'un million d'années en arrière.

Au-delà d'un million d'années, nous n'avons pas de mesures directes de la composition des atmosphères anciennes, mais nous pouvons utiliser plusieurs méthodes pour estimer les niveaux passés de dioxyde de carbone. Une méthode utilise la relation entre les pores de la plante, appelés stomates, qui régulent les échanges gazeux à l'intérieur et à l'extérieur de la plante. La densité de ces stomates est liée au dioxyde de carbone atmosphérique, et les plantes fossiles sont un bon indicateur des concentrations dans le passé.

Une autre technique consiste à examiner les carottes de sédiments du fond de l'océan. Les sédiments s'accumulent année après année à mesure que les corps et les coquilles de plancton mort et d'autres organismes pleuvent sur le fond marin. Nous pouvons utiliser des isotopes (atomes chimiquement identiques qui ne diffèrent que par le poids atomique) du bore prélevés sur les coquilles du plancton mort pour reconstituer les changements dans l'acidité de l'eau de mer. À partir de cela, nous pouvons déterminer le niveau de dioxyde de carbone dans l'océan.

Les données de sédiments vieux de quatre millions d'années suggèrent que le dioxyde de carbone était à 400 ppm à l'époque.

Niveaux de la mer et changements en Antarctique

Pendant les périodes plus froides de l'histoire de la Terre, les calottes glaciaires et les glaciers se développent et le niveau de la mer baisse. Dans le passé géologique récent, au cours de l'ère glaciaire la plus récente, il y a environ 20 000 ans, le niveau de la mer était d'au moins 120 mètres plus bas qu'aujourd'hui.

Les variations du niveau de la mer sont calculées à partir des variations des isotopes de l'oxygène dans les coquilles des organismes marins. Pour l'ère pliocène, les recherches montrent que le changement du niveau de la mer entre les périodes plus froides et plus chaudes était d'environ 30 à 40 mètres et que le niveau de la mer était plus élevé qu'aujourd'hui. Également au cours du Pliocène, nous savons que la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental était nettement plus petite et que les températures moyennes mondiales étaient d'environ 3 °C plus chaudes qu'aujourd'hui. Les températures estivales dans les hautes latitudes septentrionales étaient jusqu'à 14℃ plus chaudes.

Cela peut sembler beaucoup, mais les observations modernes montrent une forte amplification polaire du réchauffement : une augmentation de 1℃ à l'équateur peut augmenter les températures aux pôles de 6-7℃. C'est l'une des raisons pour lesquelles la banquise arctique est en train de disparaître.

Impacts en Nouvelle-Zélande et en Australasie

Dans la région australasienne, il n'y avait pas de grande barrière de corail, mais il y avait peut-être des récifs plus petits le long de la côte nord-est de l'Australie. Pour la Nouvelle-Zélande, la fonte partielle de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental est probablement le point le plus critique.

L'une des principales caractéristiques du climat actuel de la Nouvelle-Zélande est que l'Antarctique est coupé de la circulation mondiale pendant l'hiver en raison du grand contraste de température entre l'Antarctique et l'océan Austral. Lorsqu'elle revient en circulation au printemps, la Nouvelle-Zélande subit de fortes tempêtes. Des hivers plus orageux et des étés nettement plus chauds étaient probables au milieu du Pliocène en raison d'un vortex polaire plus faible et d'un Antarctique plus chaud.

Il faudra plus de quelques années ou décennies de concentrations de dioxyde de carbone à 400 ppm pour déclencher un rétrécissement significatif de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. Mais des études récentes montrent que l'Antarctique occidental est déjà en train de fondre.

L'élévation du niveau de la mer due à une fonte partielle de l'Antarctique occidental pourrait facilement dépasser un mètre ou plus d'ici 2100. En fait, si l'ensemble de l'Antarctique occidental fondait, le niveau de la mer pourrait augmenter d'environ 3,5 mètres. Des augmentations encore plus faibles augmentent le risque d'inondations dans les villes de basse altitude, notamment Auckland, Christchurch et Wellington.

James Shulmeister est professeur à l'Université de Cantorbéry.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.


Contenu

Le Précambrien comprend environ 90 % du temps géologique. Il s'étend d'il y a 4,6 milliards d'années jusqu'au début de la période cambrienne (environ 541 Ma). Il comprend trois éons, l'hadéen, l'archéen et le protérozoïque.

Des événements volcaniques majeurs altérant l'environnement de la Terre et provoquant des extinctions peuvent se produire 10 fois au cours des 3 derniers milliards d'années. [4]

Hadean Eon Modifier

À l'époque d'Hadéen (4,6-4 Ga), le système solaire se formait, probablement au sein d'un grand nuage de gaz et de poussière autour du soleil, appelé disque d'accrétion à partir duquel la Terre s'est formée il y a 4 500 millions d'années. [5] Le Hadean Eon n'est pas formellement reconnu, mais il marque essentiellement l'ère avant que nous ayons un enregistrement adéquat des roches solides importantes. Les plus anciens zircons datés datent d'environ 4 400 millions d'années. [6] [7] [8]

La Terre était initialement en fusion en raison d'un volcanisme extrême et de collisions fréquentes avec d'autres corps. Finalement, la couche externe de la planète s'est refroidie pour former une croûte solide lorsque l'eau a commencé à s'accumuler dans l'atmosphère. La Lune s'est formée peu de temps après, peut-être à la suite de l'impact d'un grand planétoïde avec la Terre. [9] [10] Une partie de la masse de cet objet a fusionné avec la Terre, modifiant de manière significative sa composition interne et une partie a été éjectée dans l'espace. Une partie du matériel a survécu pour former une lune en orbite. Des études isotopiques du potassium plus récentes suggèrent que la Lune a été formée par un impact géant plus petit, à haute énergie et à impulsion angulaire élevée, clivant une partie importante de la Terre. [11] Le dégazage et l'activité volcanique ont produit l'atmosphère primordiale. La condensation de la vapeur d'eau, augmentée de la glace fournie par les comètes, a produit les océans. [12] Cependant, plus récemment, en août 2020, des chercheurs ont signalé qu'il y avait peut-être toujours suffisamment d'eau pour remplir les océans sur Terre depuis le début de la formation de la planète. [1] [2] [3]

Au cours de l'Hadéen, le dernier bombardement lourd s'est produit (il y a environ 4 100 à 3 800 millions d'années) au cours duquel un grand nombre de cratères d'impact se seraient formés sur la Lune et, par déduction, sur la Terre, Mercure, Vénus et Mars également.

Eon archéen Modifier

La Terre du début de l'Archéen (il y a 4 000 à 2 500 millions d'années) a peut-être eu un style tectonique différent. Pendant ce temps, la croûte terrestre s'est suffisamment refroidie pour que des roches et des plaques continentales commencent à se former. Certains scientifiques pensent que parce que la Terre était plus chaude, l'activité tectonique des plaques était plus vigoureuse qu'elle ne l'est aujourd'hui, entraînant un taux de recyclage beaucoup plus élevé de la matière crustale. Cela peut avoir empêché la cratonisation et la formation de continents jusqu'à ce que le manteau se refroidisse et que la convection ralentisse. D'autres soutiennent que le manteau lithosphérique sous-continental est trop flottant pour être subducté et que le manque de roches archéennes est fonction de l'érosion et des événements tectoniques ultérieurs. Certains géologues considèrent l'augmentation soudaine de la teneur en aluminium des zircons comme un indicateur du début de la tectonique des plaques. [13]

Contrairement au Protérozoïque, les roches archéennes sont souvent des sédiments d'eau profonde fortement métamorphisés, tels que des grauwackes, des mudstones, des sédiments volcaniques et des formations de fer rubanées. Les ceintures de roches vertes sont des formations archéennes typiques, constituées d'une alternance de roches métamorphiques de haute et de basse teneur. Les roches à haute teneur ont été dérivées d'arcs insulaires volcaniques, tandis que les roches métamorphiques à faible teneur représentent des sédiments d'eau profonde érodés par les roches insulaires voisines et déposés dans un bassin d'avant-arc. En bref, les ceintures de roches vertes représentent des protocontinents suturés. [14]

Le champ magnétique terrestre a été établi il y a 3,5 milliards d'années. Le flux du vent solaire était environ 100 fois supérieur à la valeur du Soleil moderne, donc la présence du champ magnétique a aidé à empêcher l'atmosphère de la planète d'être arrachée, ce qui est probablement arrivé à l'atmosphère de Mars. Cependant, l'intensité du champ était plus faible qu'à l'heure actuelle et la magnétosphère était environ la moitié du rayon moderne. [15]

Eon protérozoïque Modifier

Les archives géologiques du Protérozoïque (il y a 2 500 à 541 millions d'années) sont plus complètes que celles de l'Archéen précédent. Contrairement aux dépôts d'eau profonde de l'Archéen, le Protérozoïque présente de nombreuses strates qui se sont en outre déposées dans de vastes mers épicontinentales peu profondes, beaucoup de ces roches sont moins métamorphisées que celles de l'âge archéen et beaucoup sont inchangées. [16] L'étude de ces roches montre que l'éon comportait une accrétion continentale massive et rapide (unique au Protérozoïque), des cycles supercontinentaux et une activité orogénique entièrement moderne. [17] Il y a environ 750 millions d'années, [18] le plus ancien supercontinent connu Rodinia, a commencé à se séparer. Les continents se sont ensuite recombinés pour former Pannotia, 600-540 Ma. [7] [19]

Les premières glaciations connues se sont produites pendant le Protérozoïque, l'une a commencé peu après le début de l'éon, alors qu'il y en avait au moins quatre pendant le Néoprotérozoïque, culminant avec la Terre Boule de Neige de la glaciation varangienne. [20]

Les Phanérozoïque Eon est l'éon actuel dans l'échelle de temps géologique. Il couvre environ 541 millions d'années. Au cours de cette période, les continents ont dérivé, se sont finalement rassemblés en une seule masse continentale connue sous le nom de Pangée, puis se sont divisés en masses continentales actuelles.

Le Phanérozoïque est divisé en trois ères : le Paléozoïque, le Mésozoïque et le Cénozoïque.

La majeure partie de l'évolution de la vie multicellulaire s'est produite au cours de cette période.

Ère Paléozoïque Modifier

Les Paléozoïque s'étend d'environ 542 à 251 millions d'années (Ma) [7] et est subdivisé en six périodes géologiques, de la plus ancienne à la plus jeune, à savoir le Cambrien, l'Ordovicien, le Silurien, le Dévonien, le Carbonifère et le Permien. Géologiquement, le Paléozoïque commence peu de temps après la rupture d'un supercontinent appelé Pannotia et à la fin d'une ère glaciaire mondiale. Au début du Paléozoïque, la masse continentale de la Terre a été divisée en un nombre substantiel de continents relativement petits. Vers la fin de l'ère, les continents se sont réunis en un supercontinent appelé Pangée, qui comprenait la majeure partie de la surface terrestre de la Terre.

Période cambrienne Modifier

Les Cambrien est une division majeure de l'échelle de temps géologique qui commence à environ 541,0 ± 1,0 Ma. [7] On pense que les continents cambriens sont le résultat de l'éclatement d'un supercontinent néoprotérozoïque appelé Pannotia. Les eaux de la période cambrienne semblent avoir été étendues et peu profondes. Les taux de dérive des continents peuvent avoir été anormalement élevés. La Laurentie, la Baltique et la Sibérie sont restées des continents indépendants après l'éclatement du supercontinent de Pannotia. Le Gondwana a commencé à dériver vers le pôle Sud. Panthalassa couvrait la majeure partie de l'hémisphère sud, et les océans mineurs comprenaient l'océan Proto-Téthys, l'océan Iapetus et l'océan Khanty.

Période ordovicienne Modifier

Les Ordovicien période a commencé lors d'un événement d'extinction majeur appelé événement d'extinction cambrien-ordovicien vers 485,4 ± 1,9 Ma. [7] Au cours de l'Ordovicien, les continents du sud ont été rassemblés en un seul continent appelé Gondwana. Le Gondwana a commencé la période sous les latitudes équatoriales et, au fur et à mesure que la période avançait, a dérivé vers le pôle Sud. Au début de l'Ordovicien, les continents Laurentia, Sibérie et Baltica étaient encore des continents indépendants (depuis l'éclatement du supercontinent Pannotia plus tôt), mais Baltica a commencé à se déplacer vers Laurentia plus tard dans la période, provoquant le rétrécissement de l'océan Japet entre eux. De plus, Avalonia s'est libéré du Gondwana et a commencé à se diriger vers le nord en direction de Laurentia. L'océan Rheic s'est formé à la suite de cela. À la fin de la période, le Gondwana s'était approché ou approché du pôle et était en grande partie glacé.

L'Ordovicien s'est terminé par une série d'événements d'extinction qui, pris ensemble, constituent le deuxième des cinq événements d'extinction majeurs de l'histoire de la Terre en termes de pourcentage de genres qui se sont éteints. Le seul plus grand était l'événement d'extinction du Permien-Trias. Les extinctions se sont produites il y a environ 447 à 444 millions d'années [7] et marquent la frontière entre l'Ordovicien et la période silurienne suivante.

La théorie la plus communément acceptée est que ces événements ont été déclenchés par le début d'une ère glaciaire, au stade de la faune hirnantienne qui a mis fin aux conditions de serre longues et stables typiques de l'Ordovicien. L'ère glaciaire n'a probablement pas duré aussi longtemps qu'on le pensait autrefois, l'étude des isotopes de l'oxygène chez les brachiopodes fossiles montre qu'elle n'a probablement pas duré plus de 0,5 à 1,5 million d'années. [21] L'événement a été précédé d'une chute du dioxyde de carbone atmosphérique (de 7000 ppm à 4400 ppm) qui a affecté sélectivement les mers peu profondes où vivaient la plupart des organismes. Alors que le supercontinent sud du Gondwana dérivait au-dessus du pôle Sud, des calottes glaciaires se sont formées dessus. Des preuves de ces calottes glaciaires ont été détectées dans les strates rocheuses de l'Ordovicien supérieur d'Afrique du Nord et alors adjacentes au nord-est de l'Amérique du Sud, qui étaient des emplacements polaires sud à l'époque.

Période silurienne Modifier

Les silurien est une division majeure de l'échelle de temps géologique qui a commencé vers 443,8 ± 1,5 Ma. [7] Au cours du Silurien, le Gondwana a continué une lente dérive vers le sud jusqu'aux hautes latitudes méridionales, mais il existe des preuves que les calottes glaciaires du Silurien étaient moins étendues que celles de la dernière glaciation de l'Ordovicien. La fonte des calottes glaciaires et des glaciers a contribué à une élévation du niveau de la mer, reconnaissable au fait que les sédiments du Silurien recouvrent les sédiments érodés de l'Ordovicien, formant une discordance. D'autres cratons et fragments de continent ont dérivé ensemble près de l'équateur, commençant la formation d'un deuxième supercontinent connu sous le nom d'Euramerica. Le vaste océan de Panthalassa couvrait la majeure partie de l'hémisphère nord. Les autres océans mineurs comprennent Proto-Téthys, Paléo-Téthys, l'océan Rheic, une voie maritime de l'océan Iapetus (maintenant entre Avalonia et Laurentia) et l'océan Oural nouvellement formé.

Période Dévonienne Modifier

Les dévonien s'étendait approximativement de 419 à 359 Ma. [7] La ​​période était une période de grande activité tectonique, alors que Laurasia et Gondwana se rapprochaient. Le continent Euramerica (ou Laurussia) a été créé au début du Dévonien par la collision de Laurentia et Baltica, qui a tourné dans la zone sèche naturelle le long du tropique du Capricorne. Dans ces quasi-déserts, les lits sédimentaires de grès rouge ancien se sont formés, rendus rouges par le fer oxydé (hématite) caractéristique des conditions de sécheresse. Près de l'équateur, la Pangée a commencé à se consolider à partir des plaques contenant l'Amérique du Nord et l'Europe, élevant davantage le nord des Appalaches et formant les montagnes Calédoniennes en Grande-Bretagne et en Scandinavie. Les continents du sud sont restés liés dans le supercontinent du Gondwana. Le reste de l'Eurasie moderne se trouvait dans l'hémisphère nord. Le niveau de la mer était élevé dans le monde entier et une grande partie des terres étaient submergées par des mers peu profondes. Le profond et énorme Panthalassa (l'"océan universel") couvrait le reste de la planète. Les autres océans mineurs étaient le Paléo-Téthys, le Proto-Téthys, l'océan Rhéique et l'océan Oural (qui a été fermé lors de la collision avec la Sibérie et la Baltique).

Période Carbonifère Modifier

Les Carbonifère s'étend d'environ 358,9 ± 0,4 à environ 298,9 ± 0,15 Ma. [7]

Une baisse globale du niveau de la mer à la fin du Dévonien s'est inversée au début du Carbonifère, ce qui a créé les mers épicontinentales généralisées et le dépôt de carbonate du Mississippien. Il y a également eu une baisse des températures au pôle sud. Le sud du Gondwana a été glacé tout au long de la période, bien qu'il ne soit pas certain que les calottes glaciaires aient été un vestige du Dévonien ou non. Ces conditions ont apparemment eu peu d'effet dans les régions tropicales profondes, où des marécages de charbon luxuriants ont prospéré à moins de 30 degrés des glaciers les plus au nord. Une baisse du niveau de la mer au milieu du Carbonifère a précipité une extinction marine majeure, qui a frappé particulièrement durement les crinoïdes et les ammonites. Cette baisse du niveau de la mer et la discordance associée en Amérique du Nord séparent la période mississippienne de la période pennsylvanienne. [22]

Le Carbonifère était une époque de construction active de montagnes, alors que le supercontinent Pangée se réunissait. Les continents du sud sont restés liés entre eux dans le supercontinent Gondwana, qui est entré en collision avec l'Amérique du Nord-Europe (Laurussie) le long de la ligne actuelle de l'est de l'Amérique du Nord. Cette collision continentale a entraîné l'orogenèse hercynienne en Europe et l'orogenèse alleghenienne en Amérique du Nord, elle a également étendu les Appalaches nouvellement soulevées vers le sud-ouest sous le nom de montagnes Ouachita. [23] Dans le même laps de temps, une grande partie de la plaque eurasienne orientale actuelle s'est soudée à l'Europe le long de la ligne des montagnes de l'Oural. Il y avait deux grands océans au Carbonifère, le Panthalassa et le Paléo-Téthys. D'autres océans mineurs rétrécissaient et finissaient par fermer l'océan Rheic (fermé par l'assemblage de l'Amérique du Sud et du Nord), le petit océan Oural peu profond (qui a été fermé par la collision des continents Baltica et Sibérie, créant les montagnes de l'Oural) et Proto -Téthys Océan.

Période Permienne Modifier

Les permien s'étend d'environ 298,9 ± 0,15 à 252,17 ± 0,06 Ma. [7]

Au cours du Permien, toutes les principales masses continentales de la Terre, à l'exception de certaines parties de l'Asie de l'Est, ont été rassemblées en un seul supercontinent connu sous le nom de Pangée. La Pangée chevauchait l'équateur et s'étendait vers les pôles, avec un effet correspondant sur les courants océaniques dans le seul grand océan (Panthalassa, les mer universelle) et l'océan Paléo-Téthys, un grand océan situé entre l'Asie et le Gondwana. Le continent de Cimmérie s'est séparé du Gondwana et a dérivé vers le nord jusqu'à la Laurasie, provoquant le rétrécissement du Paléo-Téthys. A new ocean was growing on its southern end, the Tethys Ocean, an ocean that would dominate much of the Mesozoic Era. Large continental landmasses create climates with extreme variations of heat and cold ("continental climate") and monsoon conditions with highly seasonal rainfall patterns. Deserts seem to have been widespread on Pangaea.

Mesozoic Era Edit

Les Mesozoic extended roughly from 252 to 66 million years ago . [7]

After the vigorous convergent plate mountain-building of the late Paleozoic, Mesozoic tectonic deformation was comparatively mild. Nevertheless, the era featured the dramatic rifting of the supercontinent Pangaea. Pangaea gradually split into a northern continent, Laurasia, and a southern continent, Gondwana. This created the passive continental margin that characterizes most of the Atlantic coastline (such as along the U.S. East Coast) today.

Triassic Period Edit

Les Triassic Period extends from about 252.17 ± 0.06 to 201.3 ± 0.2 Ma. [7] During the Triassic, almost all the Earth's land mass was concentrated into a single supercontinent centered more or less on the equator, called Pangaea ("all the land"). This took the form of a giant "Pac-Man" with an east-facing "mouth" constituting the Tethys sea, a vast gulf that opened farther westward in the mid-Triassic, at the expense of the shrinking Paleo-Tethys Ocean, an ocean that existed during the Paleozoic.

The remainder was the world-ocean known as Panthalassa ("all the sea"). All the deep-ocean sediments laid down during the Triassic have disappeared through subduction of oceanic plates thus, very little is known of the Triassic open ocean. The supercontinent Pangaea was rifting during the Triassic—especially late in the period—but had not yet separated. The first nonmarine sediments in the rift that marks the initial break-up of Pangea—which separated New Jersey from Morocco—are of Late Triassic age in the U.S., these thick sediments comprise the Newark Supergroup. [24] Because of the limited shoreline of one super-continental mass, Triassic marine deposits are globally relatively rare despite their prominence in Western Europe, where the Triassic was first studied. In North America, for example, marine deposits are limited to a few exposures in the west. Thus Triassic stratigraphy is mostly based on organisms living in lagoons and hypersaline environments, such as Estheria crustaceans and terrestrial vertebrates. [25]

Jurassic Period Edit

Les Jurassic Period extends from about 201.3 ± 0.2 to 145.0 Ma. [7] During the early Jurassic, the supercontinent Pangaea broke up into the northern supercontinent Laurasia and the southern supercontinent Gondwana the Gulf of Mexico opened in the new rift between North America and what is now Mexico's Yucatan Peninsula. The Jurassic North Atlantic Ocean was relatively narrow, while the South Atlantic did not open until the following Cretaceous Period, when Gondwana itself rifted apart. [26] The Tethys Sea closed, and the Neotethys basin appeared. Climates were warm, with no evidence of glaciation. As in the Triassic, there was apparently no land near either pole, and no extensive ice caps existed. The Jurassic geological record is good in western Europe, where extensive marine sequences indicate a time when much of the continent was submerged under shallow tropical seas famous locales include the Jurassic Coast World Heritage Site and the renowned late Jurassic lagerstätten of Holzmaden and Solnhofen. [27] In contrast, the North American Jurassic record is the poorest of the Mesozoic, with few outcrops at the surface. [28] Though the epicontinental Sundance Sea left marine deposits in parts of the northern plains of the United States and Canada during the late Jurassic, most exposed sediments from this period are continental, such as the alluvial deposits of the Morrison Formation. The first of several massive batholiths were emplaced in the northern Cordillera beginning in the mid-Jurassic, marking the Nevadan orogeny. [29] Important Jurassic exposures are also found in Russia, India, South America, Japan, Australasia and the United Kingdom.

Cretaceous Period Edit

Les Cretaceous Period extends from circa 145 million years ago to 66 million years ago . [7]

During the Cretaceous, the late Paleozoic-early Mesozoic supercontinent of Pangaea completed its breakup into present day continents, although their positions were substantially different at the time. As the Atlantic Ocean widened, the convergent-margin orogenies that had begun during the Jurassic continued in the North American Cordillera, as the Nevadan orogeny was followed by the Sevier and Laramide orogenies. Though Gondwana was still intact in the beginning of the Cretaceous, Gondwana itself broke up as South America, Antarctica and Australia rifted away from Africa (though India and Madagascar remained attached to each other) thus, the South Atlantic and Indian Oceans were newly formed. Such active rifting lifted great undersea mountain chains along the welts, raising eustatic sea levels worldwide.

To the north of Africa the Tethys Sea continued to narrow. Broad shallow seas advanced across central North America (the Western Interior Seaway) and Europe, then receded late in the period, leaving thick marine deposits sandwiched between coal beds. At the peak of the Cretaceous transgression, one-third of Earth's present land area was submerged. [30] The Cretaceous is justly famous for its chalk indeed, more chalk formed in the Cretaceous than in any other period in the Phanerozoic. [31] Mid-ocean ridge activity—or rather, the circulation of seawater through the enlarged ridges—enriched the oceans in calcium this made the oceans more saturated, as well as increased the bioavailability of the element for calcareous nanoplankton. [32] These widespread carbonates and other sedimentary deposits make the Cretaceous rock record especially fine. Famous formations from North America include the rich marine fossils of Kansas's Smoky Hill Chalk Member and the terrestrial fauna of the late Cretaceous Hell Creek Formation. Other important Cretaceous exposures occur in Europe and China. In the area that is now India, massive lava beds called the Deccan Traps were laid down in the very late Cretaceous and early Paleocene.

Cenozoic Era Edit

Les Cenozoic Era covers the 66 million years since the Cretaceous–Paleogene extinction event up to and including the present day. By the end of the Mesozoic era, the continents had rifted into nearly their present form. Laurasia became North America and Eurasia, while Gondwana split into South America, Africa, Australia, Antarctica and the Indian subcontinent, which collided with the Asian plate. This impact gave rise to the Himalayas. The Tethys Sea, which had separated the northern continents from Africa and India, began to close up, forming the Mediterranean Sea.

Paleogene Period Edit

Les Paleogene (alternatively Palaeogene) Period is a unit of geologic time that began 66 and ended 23.03 Ma [7] and comprises the first part of the Cenozoic Era. This period consists of the Paleocene, Eocene and Oligocene Epochs.

Paleocene Epoch Edit

Les Paleocene, lasted from 66 million years ago to 56 million years ago . [7]

In many ways, the Paleocene continued processes that had begun during the late Cretaceous Period. During the Paleocene, the continents continued to drift toward their present positions. Supercontinent Laurasia had not yet separated into three continents. Europe and Greenland were still connected. North America and Asia were still intermittently joined by a land bridge, while Greenland and North America were beginning to separate. [33] The Laramide orogeny of the late Cretaceous continued to uplift the Rocky Mountains in the American west, which ended in the succeeding epoch. South and North America remained separated by equatorial seas (they joined during the Neogene) the components of the former southern supercontinent Gondwana continued to split apart, with Africa, South America, Antarctica and Australia pulling away from each other. Africa was heading north toward Europe, slowly closing the Tethys Ocean, and India began its migration to Asia that would lead to a tectonic collision and the formation of the Himalayas.

Eocene Epoch Edit

Pendant le Eocene ( 56 million years ago - 33.9 million years ago ), [7] the continents continued to drift toward their present positions. At the beginning of the period, Australia and Antarctica remained connected, and warm equatorial currents mixed with colder Antarctic waters, distributing the heat around the world and keeping global temperatures high. But when Australia split from the southern continent around 45 Ma, the warm equatorial currents were deflected away from Antarctica, and an isolated cold water channel developed between the two continents. The Antarctic region cooled down, and the ocean surrounding Antarctica began to freeze, sending cold water and ice floes north, reinforcing the cooling. The present pattern of ice ages began about 40 million years ago . [ citation requise ]

The northern supercontinent of Laurasia began to break up, as Europe, Greenland and North America drifted apart. In western North America, mountain building started in the Eocene, and huge lakes formed in the high flat basins among uplifts. In Europe, the Tethys Sea finally vanished, while the uplift of the Alps isolated its final remnant, the Mediterranean, and created another shallow sea with island archipelagos to the north. Though the North Atlantic was opening, a land connection appears to have remained between North America and Europe since the faunas of the two regions are very similar. India continued its journey away from Africa and began its collision with Asia, creating the Himalayan orogeny.

Oligocene Epoch Edit

Les Oligocene Epoch extends from about 34 million years ago to 23 million years ago . [7] During the Oligocene the continents continued to drift toward their present positions.

Antarctica continued to become more isolated and finally developed a permanent ice cap. Mountain building in western North America continued, and the Alps started to rise in Europe as the African plate continued to push north into the Eurasian plate, isolating the remnants of Tethys Sea. A brief marine incursion marks the early Oligocene in Europe. There appears to have been a land bridge in the early Oligocene between North America and Europe since the faunas of the two regions are very similar. During the Oligocene, South America was finally detached from Antarctica and drifted north toward North America. It also allowed the Antarctic Circumpolar Current to flow, rapidly cooling the continent.

Neogene Period Edit

Les Neogene Period is a unit of geologic time starting 23.03 Ma. [7] and ends at 2.588 Ma. The Neogene Period follows the Paleogene Period. The Neogene consists of the Miocene and Pliocene and is followed by the Quaternary Period.

Miocene Epoch Edit

Les Miocene extends from about 23.03 to 5.333 Ma. [7]

During the Miocene continents continued to drift toward their present positions. Of the modern geologic features, only the land bridge between South America and North America was absent, the subduction zone along the Pacific Ocean margin of South America caused the rise of the Andes and the southward extension of the Meso-American peninsula. India continued to collide with Asia. The Tethys Seaway continued to shrink and then disappeared as Africa collided with Eurasia in the Turkish-Arabian region between 19 and 12 Ma (ICS 2004). Subsequent uplift of mountains in the western Mediterranean region and a global fall in sea levels combined to cause a temporary drying up of the Mediterranean Sea resulting in the Messinian salinity crisis near the end of the Miocene.

Pliocene Epoch Edit

Les Pliocene extends from 5.333 million years ago to 2.588 million years ago . [7] During the Pliocene continents continued to drift toward their present positions, moving from positions possibly as far as 250 kilometres (155 mi) from their present locations to positions only 70 km from their current locations.

South America became linked to North America through the Isthmus of Panama during the Pliocene, bringing a nearly complete end to South America's distinctive marsupial faunas. The formation of the Isthmus had major consequences on global temperatures, since warm equatorial ocean currents were cut off and an Atlantic cooling cycle began, with cold Arctic and Antarctic waters dropping temperatures in the now-isolated Atlantic Ocean. Africa's collision with Europe formed the Mediterranean Sea, cutting off the remnants of the Tethys Ocean. Sea level changes exposed the land-bridge between Alaska and Asia. Near the end of the Pliocene, about 2.58 million years ago (the start of the Quaternary Period), the current ice age began. The polar regions have since undergone repeated cycles of glaciation and thaw, repeating every 40,000–100,000 years.

Quaternary Period Edit

Pleistocene Epoch Edit

Les Pleistocene extends from 2.588 million years ago to 11,700 years before present. [7] The modern continents were essentially at their present positions during the Pleistocene, the plates upon which they sit probably having moved no more than 100 kilometres (62 mi) relative to each other since the beginning of the period.

Holocene Epoch Edit

Les Holocene Epoch began approximately 11,700 calendar years before present [7] and continues to the present. During the Holocene, continental motions have been less than a kilometer.

The last glacial period of the current ice age ended about 10,000 years ago. [34] Ice melt caused world sea levels to rise about 35 metres (115 ft) in the early part of the Holocene. In addition, many areas above about 40 degrees north latitude had been depressed by the weight of the Pleistocene glaciers and rose as much as 180 metres (591 ft) over the late Pleistocene and Holocene, and are still rising today. The sea level rise and temporary land depression allowed temporary marine incursions into areas that are now far from the sea. Holocene marine fossils are known from Vermont, Quebec, Ontario and Michigan. Other than higher latitude temporary marine incursions associated with glacial depression, Holocene fossils are found primarily in lakebed, floodplain and cave deposits. Holocene marine deposits along low-latitude coastlines are rare because the rise in sea levels during the period exceeds any likely upthrusting of non-glacial origin. Post-glacial rebound in Scandinavia resulted in the emergence of coastal areas around the Baltic Sea, including much of Finland. The region continues to rise, still causing weak earthquakes across Northern Europe. The equivalent event in North America was the rebound of Hudson Bay, as it shrank from its larger, immediate post-glacial Tyrrell Sea phase, to near its present boundaries.


Engaging Your Core

To find evidence of a human presence, researchers begin not by looking for evidence of people, but by reconstructing the environment these early explorers would have encountered.

“We’re not on a treasure hunt,” says Todd Braje, an archaeologist at the California Academy of Sciences who is working with Gusick, Erlandson and colleagues on a project in the Channel Islands off Southern California. “We are mapping and sampling paleolandscapes. . Once we’re able to predict landforms, the soil, the ecology, we’ll start to have success identifying potential archaeological sites.”

A paleocoastline research project often starts by developing a customizable digital map from existing seafloor maps. The new maps can highlight data specific to the project’s focus, such as identifying sediment buried below the seafloor that could indicate the course of a long-extinct river.

Researchers use these maps to zero in on areas of interest. They then use different imaging tools to show both the seafloor and what’s beneath it on an ever-finer scale. Depending on depth and conditions, the team might also deploy remote sensing equipment or divers to refine their understanding of the specific location.

Coring is often the next step, when researchers sample layers of ancient soils, or paleosols, that were subsequently buried by marine sediments as the sea levels rose.

Paleosols are typically full of pollen and microfossils of simple organisms, such as diatoms, a kind of algae that can indicate climate conditions. The paleosols may even preserve sedimentary DNA shed from ancient organisms. Identifying what flora and fauna were present at the site can help researchers reconstruct the environment and determine whether it might have been attractive to human hunter-gatherers on the move.


Was the Earth's sea-level significantly lower in ancient times? - Histoire

Cobscook Bay State Park, Maine. Photo: W. Menke

Last month I gave a public lecture entitled, “When Maine was California,” to an audience in a small town in Maine. It drew parallels between California, today, and Maine, 400 million years ago, when similar geologic processes were occurring. Afterward, a member of the audience asked me what geology had to say about global warming. The following is an expanded version of my answer. Note that I use the word geology to mean any element of the earth sciences that is focused on earth history, and do not distinguish the many sub-disciplines about which a specialist would be familiar.

Geologists think of the last 50 million years as the recent past, both because they represents only about one percent of the age of the earth, and because plate tectonics, the geologic process that controls conditions within the solid part of the earth, has operated without major change during that time period. This is the time period that is most relevant to gaining insights about earth’s climate that can be applied to the present-day global warming debate.

The geological record of ancient climate is excellent. Ancient temperatures can be determined very precisely, because the composition of the shells of corals and other marine organisms varies measurably with it. Furthermore, the plants and animals that lived during a given time and are now preserved as fossils indicate whether the climate was wet or dry. The overall climatic trend has been cooling, from an unusually warm period, called the Eocene Optimum, 55-45 million years ago, to an unusually cool period, colloquially called the Ice Age, which ended just 20,000 years ago. The overall range in temperature was enormous, about 35°F. The earth was so warm during the Eocene Optimum that Antarctica was ice-free ice caps did not start to form there until about 35 million years ago. Palm trees grew at high latitudes and cold-blooded animals, such as crocodiles, lived in the Arctic.

Lesson 1. The earth’s climate (including its average temperature) is highly variable.

Notwithstanding very divergent conditions, life flourished both during the Eocene Optimum and the Ice Age, though in both cases life was more abundant in some parts of the world than in others. The fossil record indicates that forests were common during the Eocence Optimum, yet some areas were sparsely vegetated steppes and deserts. While the great glaciers of the Ice Age were lifeless, extremely large mammals such as Woolly Mammoth and Giant Ground Sloth inhabited lower latitudes. The changing climate produced both winners and losers. Some species adapted others went extinct.

Lesson 2. Life flourished during both warm and cold periods changes in climate produced both winners and losers.

Roque Bluffs State Park, Maine. Photo: W. Menke

An important issue is whether climate variability is due to processes occurring on the earth, or to changes in the intensity of sunlight – for it’s the sun that keeps our planet warm. The geological evidence, though subtle, strongly supports earthly, and not solar, causes. This evidence is drawn from the study of the many shorter period climate fluctuations, some which last millions of years and other just thousands, which are superimposed on the long-term cooling trend.

Climate during the Ice Age (the last 4 million years) has been particularly unstable, with many swings of more than 10°F. These fluctuations are recorded in the annual layers of snow preserved in glaciers and in marine sediments, whose properties track the temperature at which they were formed. The timing of these swings closely follows regular fluctuations in the tilt of the earth’s axis and the shape of its orbit around the sun. Called Milankovitch cycles, they are due to the gravitational influence of the moon and planets. Their magnitude can be reliably calculated, since they are due to fluctuations of the position and orientation of the earth relative to the sun, and not to any change in the sun’s brightness. Surprisingly, they are too small to account for the large swings in temperature, unless the earth’s climate system is acting to amplify them. Here’s the subtle part of the argument: This mismatch between the feeble amplitude of the Milankovitch cycles and the large swings in climate is strong evidence that internal processes can cause strong climate variability.

Lesson 3. Variations in climate are mainly due to processes occurring on the earth, as contrasted to in the sun.

Ice Age carbon dioxide levels are well known, because bubbles of Ice Age air are preserved within the Antarctic and Greenland glaciers. More ancient carbon dioxide levels are difficult to measure, since no samples of older air have been preserved. Several indirect methods are in use, one based on the effect of ocean carbon dioxide levels on the composition of marine sediments, and another on its effect on now-fossil plant leaves. These measurements show fairly convincingly that the long-term cooling trend over the last 50 million years is associated with a gradual decrease in carbon dioxide levels, from 2000-3000 parts per million during the Eocene Optimum to 200 p.p.m. during the Ice Age. The cause of this decrease is not fully understood, but seems to indicate that the total amount of carbon that can influence climate (carbon in the atmosphere, biosphere and ocean) is slowly decreasing, possibly because an increasing amount of carbon is being tied up in sedimentary rocks such as limestone.

Lesson 4. Atmospheric carbon dioxide levels are highly variable, with the highest levels being associated with warm periods and the lowest levels associated with cold periods.

The correlation of atmospheric temperature with carbon dioxide reflects the latter’s role as a greenhouse gas. By absorbing heat radiated from the earth’s surface and re-radiating it back downward, it causes the earth’s surface to be warmer than it otherwise would be. The earth would be uninhabitable without the greenhouse effect, as can be seen by comparing the earth’s average temperature of about 60°F to the minus 100°F average temperature of the moon, which receives exactly the same amount of sunlight. An important question is whether the high carbon dioxide level at the time of the Eocene Optimum was the cause of the high temperatures that occurred during that time period.

Ascribing causes to fluctuation in climate is a tricky business, because atmospheric carbon dioxide level is only one factor among several that determine earth’s climate. Other important factors include: the amount of water vapor (another greenhouse gas) in the atmosphere the percentage of the sky covered by clouds, which reflect sunlight back into space the percent of land covered with ice and snow, which are also very reflective and the percentage covered by oceans and and forests, which are very absorbing. All factors act together to maintain a given temperature yet they feed back upon one another in complicated ways. Thus, for instance, had the Antarctic been glaciated during the Eocene Optimum (and the geological evidence is that it was ice-free), the world would have been somewhat cooler due to the high reflectivity of the ice. On the other hand, glaciers were absent precisely because the world was so warm. Geologic evidence alone cannot prove that the high levels of atmospheric carbon dioxide during the Eocene Optimum caused the high temperatures then, since the contribution of other factors, such as clouds and water vapor are unknown. Nevertheless, global climate models seem to indicate that such a high temperature only can be maintained in a world with high carbon dioxide no other combination of factors can explain it.

Changing global temperatures induce changes in patterns of rainfall, winds and ocean currents, all of which can have a profound effect on the ecosystem of a given region. A large decrease in rainfall will, of course, turn rainforest into a desert. However, geology has few specifics to offer on the subject of how any particular region will be affected. The factors that cause climate change at a given geographical location are too varied to allow convincing geological analogues. However, geology shows that variability is the norm. Some of today’s deserts were forested a few million years ago, and some of today’s forests were formerly deserts. From the human perspective, climate change has the potential of causing some areas to become less agriculturally productive (and therefore less inhabitable), and other to become more so.

Lesson 5. Local climates are very variable, changing dramatically over periods of thousands to millions of years.

Wolfe Neck Woods State Park, Maine. Photo: W. Menke

Changing global temperature can cause a rise or fall in sea level due to the accumulation or melting of glacial ice. This effect is global in extent and one that can have an extremely deleterious effect on us human beings, since so many of us live near the coast. The geological evidence is very strong that sea level was higher by about 200 feet at times, such as during the Eocene Optimum, when Antarctica was ice-free, and was about 400 feet lower during the height of the Ice Age. The range is enormous the world’s coastlines are radically altered by such changes. The continental shelves were substantially exposed during the low stands, and many low-lying coastal areas were underwater during the high stands. Woolly Mammoths roamed hundreds of miles offshore of Virginia during the Ice Age. Beach sand deposits in inland North Carolina indicate that the shoreline was far inland during the Eocene Optimum.

Lesson 6. Sea level has fluctuated as the world’s glaciers grow or recede, and was about 200 feet higher at times when Antarctica was ice-free.

Carbon dioxide levels have risen since the end of the Ice Age, first to a natural level of about 280 p.p.m. just before the start of the Industrial Era, and then to 400 p.p.m. as people burned coal and petroleum in large quantities. Carbon dioxide is currently increasing at a rate of about 2.6 p.p.m. par an.

A critical question is the level of atmospheric carbon dioxide 35 million years ago, when glaciers began to form in Antarctica, for it serves as a rough estimate of the concentration needed to melt present-day Antarctica. It’s a rough estimate only, for geological conditions were not exactly the same now and then. In particular, strong ocean currents that today keep warmer waters away from Antarctica were not present 35 million years ago, owing to the somewhat different configuration of tectonic plates. Unfortunately, the best currently-available estimates of atmospheric carbon dioxide during this critical time period have large uncertainties. Carbon dioxide decreased from 600-1400 p.p.m. at the start of the glaciations to 400-700 p.p.m. several million years later. These measurements are consistent with modeling results, which give a threshold of about 780 p.p.m. for the formation of a continental-scale ice cap on Antarctica. This value will be reached by the year 2150 at the present growth rate of atmospheric carbon dioxide – or sooner if emission rates continue to soar – suggesting that Antarctica will be at risk of melting at that time.

Antarctic ice will not melt overnight even should the threshold be reached. The deglaciation at the end of the Ice Age provides a useful example. The rate of sea level rise was initially low, just one-tenth of an inch per year. It then gradually increased, peaking at about 3 inches per year about 14,000 years ago, which was about 5,000 years after the start of the deglaciation. This rate persisted for 1,600 years, during which time sea level rose a total of 60 feet. The average rate of sea level rise was slower, about a half-inch per year.

Lesson 7. Sea level rise as fast as a few inches per year can persist over thousands of years.

The most extreme scenario for future carbon dioxide levels considered by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) predicts about 0.4 inches per year of sea level rise over the next century. This rate is less than, but similar in magnitude, to the average rate during the Ice Age deglaciation, but considerably smaller than its peak. Because of its focus on the current century, a reader of the IPCC report might be left with the sense that sea level rise will be over by 2100. Precisely the opposite is true! Geology demonstrates that melting accelerates with time and can last for several thousand years.

The most important lessons drawn from geology are that the earth’s climate can change radically and that the pace of change can be rapid. Geology also supports the theory that past periods of especially warm temperature were caused by high atmospheric carbon dioxide level. Of the many effects of global warming, geology is currently most relevant to sea level rise caused by melting glaciers. The precision of the measurement is currently too poor to give an exact answer to a critical question, At what carbon dioxide level are we in danger of melting Antarctica? However, while crude, these estimates suggest that this threshold will be reached in 150-300 years, if carbon dioxide levels continue to rise at the current rate.

William Menke of the Lamont-Doherty Earth Observatory is a professor of earth and environmental sciences.


Earth's Heat Keeps America Afloat

Heat from the Earth’s deep interior helps keep much of North America afloat by warming the continental crust and making it buoyant, scientists say.

If not for this effect, many American coastal cities would lie beneath the sea.

“We have shown for the first time that temperature differences within the Earth’s crust and upper mantle explain about half of the elevation of any given place in North America,” said study team member David Chapman of the University of Utah. Rock composition differences can explain the other half, he added.

Using previously published data of how rock density varies with depth in North America’s crust, the researchers created a hypothetical continental crust with a uniform thickness and composition.

“Once we’ve done that, we can see the thermal effect,” Chapman explained. The researchers could then calculate how much heat flow contributes to elevation in each of the 36 tectonic provinces, or “mini-plates,” of North America.

The findings are detailed in two studies published in the Journal of Geophysical-Solid Earth, a publication of the American Geophysical Union.

Cities beneath the sea

The findings show that if North America had a uniform crust, many American cities would be underwater. New York City, for example, would be dunked 1,427 feet beneath the Atlantic. Boston would be 1,823 below sea level, and Los Angeles would be 3,756 beneath the Pacific.

Other cities would soar to new heights. Seattle, for instance, would reach an elevation of 5,949 feet, up from its current elevation of about 500 feet above sea level. The rock beneath America’s Emerald City is cooler than average for North America removing the temperature difference would cause the rock to expand and become more buoyant, so Seattle would rise.

Some regions would remain at the same elevation. “If you subtracted the heat that keeps North American elevations high, most of the continent would be below sea level, except the high Rocky Mountains, the Sierra Nevada and the Pacific Northwest of the Cascade Range,” says study team member Derrick Hasterok of the University of Utah.

No immediate threat

According to Chapman, scientists have largely overlooked differences in rock temperature as an explanation of elevations on continents. Instead, they usually attribute the buoyancy and elevation of various continental areas to variations in the thickness and mineral composition of crustal rocks.

As an example of how rock temperature affects elevation, the researchers point to the Colorado Plateau, which sits 6,000 feet above sea level, and the Great Plains, which is only 1,000 feet above sea level, despite having the same rock composition.

“We propose this is because, at the base of the crust, the Colorado Plateau is significantly warmer [1,200 degrees Fahrenheit] than the Great Plains [930 degrees Fahrenheit,” Hasterok said.

American cities are in no danger of being submerged any time soon, however, as it will take billions of years for North American rock to cool and become dense enough that it sinks, Chapman said.

If anything, coastal cities face flooding much sooner from sea level rise due to global warming, he added.

Here are other locations, their elevations and how they would sink if the crust had a uniform temperature:

--Atlanta, 1,000 feet above sea level, 1,416 feet below sea level. -- Dallas, 430 feet above sea level, 1,986 feet below sea level. -- Chicago, 586 feet above sea level, 2,229 feet below sea level. -- St. Louis, 465 feet above sea level, 1,499 feet below sea level. -- Las Vegas, 2,001 feet above sea level, 3,512 feet below sea level. -- Phoenix, 1,086 feet above sea level, 4,345 feet below sea level. -- Albuquerque, 5,312 feet above sea level, 48 feet above sea level. -- Mount Whitney, Calif., tallest point in the lower 48 states, 14,496 feet above sea level, 11,877 feet above sea level.


The Last Time CO2 Was This High, Humans Didn’t Exist

The last time there was this much carbon dioxide (CO2) in the Earth's atmosphere, modern humans didn't exist. Megatoothed sharks prowled the oceans, the world's seas were up to 100 feet higher than they are today, and the global average surface temperature was up to 11°F warmer than it is now.

As we near the record for the highest CO2 concentration in human history &mdash 400 parts per million &mdash climate scientists worry about where we were then, and where we're rapidly headed now.

According to data gathered at the Mauna Loa Observatory in Hawaii, the 400 ppm mark may briefly be exceeded this month, when CO2 typically hits a seasonal peak in the Northern Hemisphere, although it is more likely to take a couple more years until it stays above that threshold, according to Ralph Keeling, a researcher at the Scripps Institute of Oceanography.

CO2 levels are far higher now than they have been for anytime during the past 800,000 years.
Click image to enlarge. Credit: Scripps Institution of Oceanography.

Keeling is the son of Charles David Keeling, who began the CO2 observations at Mauna Loa in 1958 and for whom the iconic &ldquoKeeling Curve&rdquo is named.

Carbon dioxide is the most important long-lived global warming gas, and once it is emitted by burning fossil fuels such as coal and oil, a single CO2 molecule can remain in the atmosphere for hundreds of years. Global CO2 emissions reached a record high of 35.6 billion tonnes in 2012, up 2.6 percent from 2011. Carbon dioxide and other greenhouse gases warm the planet by absorbing the sun&rsquos energy and preventing heat from escaping back into space.

The news that CO2 is near 400 ppm for the first time highlights a question that scientists have been investigating using a variety of methods: when was the last time that CO2 levels were this high, and what was the climate like back then?

There is no single, agreed-upon answer to those questions as studies show a wide date range from between 800,000 to 15 million years ago. The most direct evidence comes from tiny bubbles of ancient air trapped in the vast ice sheets of Antarctica. By drilling for ice cores and analyzing the air bubbles, scientists have found that, at no point during at least the past 800,000 years have atmospheric CO2 levels been as high as they are now.

That means that in the entire history of human civilization, CO2 levels have never been this high.

The Keeling Curve, showing CO2 concentrations increasing to near 400 ppm in 2013.
Credit: NOAA.

Other research, though, shows that you have to go back much farther in time, well beyond 800,000 years ago, to find an instance where CO2 was sustained at 400 ppm or greater.

For a 2009 study, published in the journal Science, scientists analyzed shells in deep sea sediments to estimate past CO2 levels, and found that CO2 levels have not been as high as they are now for at least the past 10 to 15 million years, during the Miocene epoch.

&ldquoThis was a time when global temperatures were substantially warmer than today, and there was very little ice around anywhere on the planet. And so sea level was considerably higher &mdash around 100 feet higher &mdash than it is today,&rdquo said Pennsylvania State University climate scientist Michael Mann, in an email conversation. &ldquoIt is for this reason that some climate scientists, like James Hansen, have argued that even current-day CO2 levels are too high. There is the possibility that we&rsquove already breached the threshold of truly dangerous human influence on our climate and planet.”

Sea levels are increasing today in response to the warming climate, as ice sheets melt and seas expand due to rising temperatures. Scientists are projecting up to 3 feet or more of global sea level rise by 2100, which would put some coastal cities in peril.

While there have been past periods in Earth's history when temperatures were warmer than they are now, the rate of change that is currently taking place is faster than most of the climate shifts that have occurred in the past, and therefore it will likely be more difficult to adapt to.

A 2011 study in the journal Paleoceanography found that atmospheric CO2 levels may have been comparable to today&rsquos as recently as sometime between 2 and 4.6 million years ago, during the Pliocene epoch, which saw the arrival of Homo habilis , a possible ancestor of modern homo sapiens, and when herds of giant, elephant-like Mastadons roamed North America. Modern human civilization didn&rsquot arrive on the scene until the Holocene Epoch, which began 12,000 years ago.

Regardless of which estimate is correct, it is clear that CO2 levels are now higher than they have ever been in mankind&rsquos history. With global CO2 emissions continuing on an upward trajectory that is likely to put CO2 concentrations above 450 ppm or higher, it is extremely unlikely that the steadily rising shape of the Keeling Curve is going to change anytime soon.

“There's an esthetic to the curve that's beautiful science and troubling reality,&rdquo Keeling said. &ldquoI'd very much like to see the curve change from going steadily upward to flattening out.”


Les références

Most of the references and quotations in the Chronology have been been taken from the Catastrophism by Richard Huggett. This work is a synoptic view of changing perspectives both of change in the inorganic and organic world. Dalrymple's Age of the Earth is a standard source for understanding how the age of the Earth is determined.

Russell, H.N., 1921. A superior limit to the age of the Earth's crust in Proceedings of the Royal Society of London , series A, vol. 99, pp. 84-86.

Dalrymple, G. Brent, 1991. The Age of the Earth . California: Stanford University Press, ISBN 0-8047-1569-6.

Richard Huggett, Catastrophism , 1997, Verso, ISBN 1-85984-129-5.

Hugh Miller, The Testimony of the Rocks , 1857, Gould and Lincoln: Boston

Patterson, C.C., 1953. "The isotopic composition of meteoritic, basaltic and oceanic leads, and the age of the Earth" in Proceedings of the Conference on Nuclear Processes in Geologic Settings , Williams Bay, Wisconsin, September 21-23, 1953. pp. 36-40.

Patterson, Clair C., 1997. Duck Soup and Lead in Engineering & Science (Caltech Alumni Magazine) volume LX, number 1, pp. 21-31.

Russell, H.N., 1921. A superior limit to the age of the Earth's crust in Proceedings of the Royal Society of London , series A, vol. 99, pp. 84-86.


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