À Sophia Antipolis, le climat d’une planète virtuelle se refroidit quand ses continents se réunissent

À Sophia Antipolis, une équipe de Géoazur a créé une planète virtuelle baptisée Pandora. Dans cette simulation, les continents se rassemblent, les océans se transforment et le climat bascule. Lorsque les continents forment un seul bloc, l’atmosphère tend à refroidir tandis que les profondeurs de la planète se réchauffent. Lorsque ce supercontinent se fracture, le phénomène s’inverse.

L’équipe internationale coordonnée par Nicolas Coltice, professeur à l’Université Côte d’Azur, vient de publier ses résultats dans la revue Geodynamica. Pour comprendre ces alternances, elle a fait évoluer ensemble des phénomènes habituellement étudiés séparément : les mouvements du manteau terrestre, la tectonique des plaques, le climat, l’érosion et le transport des sédiments.

Quand la planète entière se réoriente

Les continents ne se contentent pas de dériver les uns par rapport aux autres. La planète solide peut elle-même se réorienter par rapport à son axe de rotation.

Ce phénomène, appelé « dérive véritable des pôles », résulte des changements de répartition des masses à l’intérieur de la planète. Il modifie la latitude des continents sans nécessiter leur déplacement les uns par rapport aux autres.

Dans Pandora, la formation d’un supercontinent s’accompagne ainsi d’une réorientation qui rassemble les terres émergées vers l’équateur. Cette concentration tropicale modifie le climat de deux façons. Les surfaces continentales réfléchissent davantage de rayonnement solaire et l’altération chimique des roches, favorisée par la chaleur et l’humidité, retire du CO₂ de l’atmosphère.

Un second mécanisme agit simultanément, au fond des océans. Lorsque les continents s’assemblent, la production de nouvelle croûte océanique ralentit. Les fonds marins vieillissent et les émissions de CO₂ provenant de l’intérieur de la planète diminuent.

Les deux mécanismes favorisent donc le refroidissement de l’atmosphère, alors même que le manteau se réchauffe.

Le réchauffement vient aussi des profondeurs

Lorsque le supercontinent se disloque, la circulation du manteau change de régime. Les continents se dispersent, les fonds océaniques se renouvellent plus rapidement et les émissions de CO₂ provenant du manteau augmentent.

La formation de croûte océanique plus jeune fait également remonter le niveau des mers, jusqu’à une centaine de mètres dans les simulations présentées par l’université. Une partie des terres émergées est submergée. La diminution des surfaces continentales tropicales réduit la réflexion du rayonnement solaire et la capacité des roches à retirer du CO₂ de l’atmosphère.

Cette fois, l’atmosphère se réchauffe tandis que le manteau refroidit.

Pandora permet de faire fonctionner ensemble ces mécanismes. Les chercheurs savaient déjà que la tectonique influençait le climat. Ils disposaient aussi de modèles de dérive des pôles et de circulation du manteau. Leur simulation permet de faire émerger les conséquences climatiques de ces mouvements, sans imposer un changement d’activité solaire ou une catastrophe extérieure.

Rejouer une histoire dont il manque des morceaux

Les archives géologiques ne permettent pas de reconstituer continûment les centaines de millions d’années nécessaires à la formation et à la disparition des supercontinents. Des roches ont été détruites, d’anciens océans ont disparu et les indices climatiques restent fragmentaires.

Pandora offre une autre méthode : créer une planète comparable à la Terre, laisser évoluer ses mécanismes physiques et examiner les climats qu’ils produisent. Certaines caractéristiques obtenues rappellent l’histoire de la Pangée, notamment le réchauffement associé à sa fragmentation.

Ce rapprochement ne constitue pas une reconstitution exacte du passé. Les résultats dépendent des hypothèses du modèle et concernent des transformations étalées sur des millions d’années, sans remettre en cause l’origine humaine du réchauffement actuel.

L’équipe dispose néanmoins d’un outil pour explorer une question plus vaste : quelles conditions géologiques favorisent des environnements stables, ou au contraire profondément changeants, au cours de l’histoire d’une planète ?

Le programme Pandora bénéficie d’un financement de 2,14 millions d’euros du Conseil européen de la recherche pour la période 2024-2029. À Sophia Antipolis, Nicolas Coltice et ses collègues peuvent désormais expérimenter sur une planète entière et observer comment ses profondeurs façonnent progressivement les conditions de vie à sa surface.