Preuves que les variations de masse atmosphérique et de pression de surface ont été le principal moteur du paléoclimat de la Terre, et non le CO₂ ni la luminosité du Soleil.

Ce graphique compare l’évolution du Gradient de Température Latitudinal (LTG) au cours de l’ère Cénozoïque (derniers 66 millions d’années), dérivé des isotopes de l’oxygène 18 (δ¹⁸O) mesurés dans les sédiments de foraminifères planctoniques, avec l’évolution du LTG prédite par le modèle de température planétaire étendu de Nikolov-Zeller (NZ) en supposant que la pression est le principal moteur du paléoclimat terrestre.L’excellent accord entre l’enregistrement proxy et les simulations du modèle indique que l’augmentation observée du gradient de température latitudinal au cours des 66 derniers millions d’années a bien été causée par la dépressurisation de la surface terrestre due à une perte de masse atmosphérique.L’enregistrement proxy du LTG provient de Gaskell et al. (2022) : https://pnas.org/doi/10.1073/pnas.2111332119Les prédictions du modèle NZ sont totalement indépendantes des relevés de température de Gaskell et al. La méthode utilisée pour modéliser le LTG est décrite dans les publications ci-dessous.Points clés :

• Le modèle NZ repose sur la pression atmosphérique comme variable principale expliquant la température de surface.
• La perte progressive de masse atmosphérique (dépressurisation) au Cénozoïque explique le renforcement du gradient de température entre équateur et pôles.
• Ni les variations de CO₂ ni les changements de luminosité solaire ne sont nécessaires pour reproduire l’évolution observée du LTG.

Cette correspondance étroite entre données paléoclimatiques indépendantes et modélisation physique constitue une preuve solide en faveur du rôle dominant de la masse atmosphérique et de la pression de surface dans le contrôle du climat terrestre sur des échelles de temps géologiques. Le modèle NZ remet ainsi en question le paradigme dominant centré sur le forçage radiatif du CO₂ et met en avant un mécanisme physique alternatif basé sur la thermodynamique de l’atmosphère et la pression.

1. Le Gradient de Température Latitudinal (LTG)Le LTG mesure la différence de température entre l’équateur (chaud) et les pôles (froids).

• Un faible gradient = climat global plus uniforme (pôles relativement chauds, comme pendant les périodes chaudes du passé).
• Un fort gradient = pôles beaucoup plus froids que l’équateur (comme aujourd’hui, avec des calottes polaires).

Au cours du Cénozoïque (derniers 66 millions d’années), les données montrent que le LTG s’est renforcé : la Terre est passée d’un climat globalement chaud (Eocène) à un climat plus froid avec des pôles très froids (Pléistocène et aujourd’hui).

pnas.org2. Les données proxies : δ¹⁸O des foraminifères planctoniquesLes foraminifères sont de petits organismes marins dont les coquilles fossilisées contiennent de l’oxygène.
Le rapport isotopique δ¹⁸O dépend de la température de l’eau de mer au moment où ils vivaient.

• Plus δ¹⁸O est élevé → eau plus froide.

Gaskell et al. (2022) ont compilé ces données pour reconstruire les températures de surface marines (SST) à différentes latitudes sur 95 millions d’années et en ont déduit l’évolution du LTG. Ces données sont considérées comme une référence paléoclimatique fiable.

pnas.org3. Le Modèle de Température Planétaire Nikolov-Zeller (NZ)Ned Nikolov et Karl Zeller ont développé un modèle empirique à partir de données NASA sur plusieurs corps du Système Solaire (Vénus, Terre, Mars, Lune, Titan, Triton). Idée centrale du modèle :
La température moyenne de surface à long terme d’une planète rocheuse dépend principalement de deux variables :

• L’irradiance solaire reçue (énergie du Soleil).
• La pression atmosphérique totale à la surface.

Selon eux, l’effet de serre « classique » (réchauffement dû aux gaz comme le CO₂) n’est pas la cause principale. L’effet thermique de l’atmosphère serait plutôt un phénomène adiabatique (lié à la pression) : la pression atmosphérique comprime l’air près de la surface et élève sa température, indépendamment de la composition chimique précise des gaz (sauf pour l’albédo des nuages). Ils estiment que l’« effet de serre » réel de la Terre est d’environ 90 K (beaucoup plus que les ~33 K habituellement cités), et que cela s’explique par la pression, pas principalement par le CO₂.

omicsonline.org4. L’hypothèse pour le Cénozoïque : la dépressurisationLes auteurs étendent leur modèle au passé géologique. Ils supposent que la masse atmosphérique (et donc la pression de surface) de la Terre a diminué au cours des 66 derniers millions d’années. Conséquences selon le modèle NZ :

• Baisse de pression → baisse de la température moyenne globale.
• Effet plus prononcé aux pôles qu’à l’équateur → augmentation du LTG (pôles se refroidissent beaucoup plus).

Ils ont simulé l’évolution du LTG en utilisant uniquement ce forçage par pression (sans ajuster sur les données de Gaskell). Le résultat : une très bonne correspondance avec les reconstructions proxies indépendantes.

ui.adsabs.harvard.edu5. Pourquoi cela remet en question CO₂ et luminosité solaire ?

• CO₂ : Dans le modèle NZ, la composition gazeuse (CO₂, CH₄, etc.) n’est pas le driver principal. La pression totale compte plus que les concentrations de gaz à effet de serre.
• Luminosité solaire : Le Soleil s’est lentement réchauffé sur des milliards d’années, mais cela n’explique pas seul les variations rapides du Cénozoïque ni l’amplification polaire observée.
• Le modèle NZ reproduit mieux l’amplification polaire (changements plus forts aux pôles) que les modèles climatiques classiques.

Dans le cadre du modèle NZ étendu, la dépressurisation (perte progressive de masse atmosphérique) au cours du Cénozoïque est le moteur principal du refroidissement global et du renforcement du gradient de température latitudinal (LTG).

La cause ultime selon Nikolov & Zeller est géologique / tectonique : le ralentissement de l’activité mantellique et de la tectonique des plaques a réduit l’apport de gaz à l’atmosphère, entraînant une dépressurisation progressive. Cela explique le passage d’un « hothouse » (Eocène) à un « icehouse » (aujourd’hui) sans invoquer principalement le CO₂ ou les variations de luminosité solaire.

Nikolov et Zeller (dans leurs travaux antérieurs, notamment le poster « Unified Theory of Climate » de 2011) attribuent cette perte à une réduction de la dégazification du manteau terrestre (diminution des émissions de gaz volcaniques et tectoniques vers l’atmosphère). Mécanisme détaillé :

• Au début du Cénozoïque (Eocène chaud), une activité tectonique plus intense (dérive continentale rapide, expansion des fonds océaniques) entraînait une dégazification mantellique forte → apport continu de gaz (CO₂, N₂, etc.) qui maintenait une masse atmosphérique plus élevée.
• Au fil du temps (surtout à partir de l’Eocène moyen), le ralentissement de la tectonique des plaques a réduit ce flux de gaz entrants dans l’atmosphère.
• Parallèlement, la Terre perd continuellement une petite quantité de gaz atmosphériques vers l’espace (échappement atmosphérique, surtout hydrogène, mais aussi d’autres processus), sans compensation suffisante.
• Résultat : perte nette de masse atmosphérique → baisse de la pression de surface → refroidissement selon le modèle NZ.

Ils estiment une perte d’environ 53 % de la masse atmosphérique depuis l’Eocène précoce pour expliquer l’ampleur du refroidissement observé.

tallbloke.files.wordpress.comPoints importants

• Cette perte de masse est indépendante des concentrations de CO₂ : selon eux, c’est la pression totale qui compte, pas la composition chimique précise.
• Le CO₂ suit plutôt le climat (effet de la température sur la solubilité dans les océans, etc.) plutôt qu’il ne le pilote.
• Ils notent l’absence de proxies fiables directs pour la pression atmosphérique passée, ce qui rend cette hypothèse testable mais controversée