Carottes de glace : notre CO2 face à 800 000 ans

En mai 2026, une station perchée sur le volcan Mauna Loa, à Hawaï, a relevé une concentration moyenne de dioxyde de carbone de 432,34 ppm. Le chiffre, seul, ne dit pas grand-chose : il lui faut un point de comparaison, et aucun instrument humain n'a l'ancienneté nécessaire pour le fournir. Cette mémoire-là, il faut aller la chercher sous la glace. Les carottes de glace polaires, ces cylindres extraits par forage à des kilomètres de profondeur en Antarctique, forment la plus longue archive continue du climat dont nous disposions ; le paléoclimat s'y lit couche par couche, bulle après bulle. Et ce qu'elles racontent, mises en regard du chiffre de Hawaï, donne une forme de vertige.

Le principe tient dans une observation presque banale. Quand la neige s'accumule et se compacte, elle emprisonne de l'air. À la transition entre le névé, cette neige tassée, et la glace proprement dite, quelque part entre 50 et 100 mètres sous la surface, cet air se retrouve piégé dans des bulles. Ce ne sont pas des indices indirects : ce sont des échantillons réels de l'atmosphère du passé, avec ses concentrations de dioxyde de carbone, de méthane et de protoxyde d'azote figées à l'instant de la fermeture.

La température, elle, ne se mesure pas directement, mais se déduit. Les rapports isotopiques de l'eau, le deutérium et l'oxygène-18, varient de façon linéaire avec la température de surface aux moyennes et hautes latitudes, d'après les travaux de référence sur la glaciologie. En clair, la glace porte deux archives superposées : dans ses bulles, la composition de l'air ; dans ses molécules d'eau, un thermomètre. Il suffit ensuite de forer assez profond, et de savoir dater chaque tranche.

Pour comprendre EPICA, il faut remonter à un forage antérieur. À la station russe de Vostok, en Antarctique de l'Est, une carotte publiée par Petit et ses collègues en 1999 dans Nature a reconstitué le climat et l'atmosphère sur 420 000 ans, soit quatre cycles glaciaires-interglaciaires complets. La glace y reste en ordre stratigraphique fiable jusqu'à près de 3350 mètres ; en dessous, on entre dans de la glace de lac regelée, illisible pour cette lecture chronologique. Vostok a posé le cadre : le climat des derniers cycles n'a pas dérivé au hasard, il a oscillé selon une mécanique.

Ce qui frappe, rétrospectivement, c'est la brièveté du saut suivant. Il n'a fallu que quelques années pour presque doubler cette mémoire.

Le forage EPICA Dome C, mené par un consortium européen, s'est achevé fin 2004 à 3270,2 mètres de profondeur, cinq petits mètres au-dessus du socle rocheux. La première datation, à l'époque, parlait de 740 000 ans, et l'article fondateur publié dans Nature s'intitulait sobrement « Eight glacial cycles from an Antarctic ice core ». Huit cycles, pas neuf : le chiffre a été établi là, et il tient toujours. Puis les analyses complémentaires, chez Jouzel en 2007 dans Science et chez Lüthi en 2008 dans Nature, ont porté la chronologie à 800 000 ans. Le record s'est allongé sans qu'on reforre : on a simplement mieux lu le bas de la carotte.

Un mot sur cette datation, parce que c'est le genre de détail qui décide de tout. La glace se comprime en profondeur, et de façon spectaculaire : selon le CEA, les cent premiers mètres de la carotte représentent environ un millier d'années d'archives, quand les cent derniers en concentrent près de cent mille. La chronologie de référence actuelle, baptisée AICC2023, a réduit l'incertitude de datation à quelque 900 ans en moyenne, contre près de 8000 auparavant, même si elle grimpe jusqu'à 4000 ans dans les sections les plus profondes. On lit donc 800 000 ans de climat avec, par endroits, une loupe qui tremble un peu. Il faut nuancer, mais la trame, elle, est solide.

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Voilà le cœur de l'affaire. Sur l'ensemble de ces huit cycles, le dioxyde de carbone a oscillé, d'après Lüthi et ses collègues, entre 172 et 300 ppm : 172 ppm au creux des périodes glaciaires, la concentration la plus basse jamais mesurée dans une carotte de glace, et 300 ppm au sommet des interglaciaires les plus chauds. Le CO2 y suit la température antarctique avec une corrélation étroite tout au long des huit cycles, les concentrations restant nettement plus basses entre 650 000 et 750 000 ans avant le présent. Le protoxyde d'azote, lui, respire dans une fourchette de 180 à 280 ppb, sa valeur préindustrielle de l'Holocène tournant autour de 265 ppbv.

Je me suis attardé, il y a quelque temps, sur la reconstruction de cette courbe de CO2 déroulée sur 800 000 ans. Ce qui saisit, ce n'est pas tel ou tel pic, c'est la régularité de la dentelure : des montées, des redescentes, une pulsation qui ne franchit jamais un certain plafond. Pendant huit cycles, le plafond a été de 300 ppm. Jamais au-dessus.

Reprenons alors le chiffre de Hawaï. 432,34 ppm en mai 2026. La barre des 300 ppm, qui a tenu pendant huit cycles glaciaires, n'est pas frôlée : elle est très largement enfoncée. Le coordinateur scientifique du projet Beyond EPICA, Carlo Barbante, résume l'écart d'une formule que je trouve plus parlante qu'un long graphique : les niveaux actuels seraient environ 50 % plus élevés que n'importe quel pic mesuré sur ces 800 000 ans. Pour trouver un précédent, il faut sortir des carottes de glace et descendre dans les sédiments marins : le seuil de 400 ppm n'aurait pas été franchi depuis quelque trois millions d'années, à l'époque du Pliocène, des concentrations comparables aux nôtres remontant, selon une étude parue dans Science, à 14 ou 16 millions d'années. Ces chiffres-là, tirés d'autres archives que la glace, demandent plus de prudence ; ils donnent malgré tout la mesure du décalage.

On croise ici tout ce que la glace éclaire par ailleurs : le lien serré entre gaz à effet de serre et température, que documentent aussi les gaz comme le méthane dont la concentration s'emballe, ou la rétroaction de l'albédo quand la glace recule. Et la courbe de Keeling relevée à Mauna Loa prolonge, en temps réel, cette dentelure de 800 000 ans, sauf qu'elle ne redescend pas.

L'histoire, ici, se répète avec une variante. Là où EPICA remontait 800 000 ans, un nouveau projet européen a voulu aller chercher plus loin encore, et il ne faut surtout pas confondre les deux. Beyond EPICA, financé par l'Union européenne dans le cadre du programme Horizon et courant du 1er octobre 2016 au 30 septembre 2026, réunit douze instituts de recherche répartis dans dix pays européens. Le forage s'est mené à Little Dome C, à environ 35 kilomètres de la station Concordia et à quelque 950 kilomètres de la côte, au fil de quatre campagnes d'été austral entamées en 2021 et 2022.

Le 9 janvier 2025, la mèche a atteint le socle rocheux à près de 2800 mètres de profondeur. La glace remontée là daterait d'au moins 1,2 million d'années, l'objectif du projet visant même jusqu'à 1,5 million. La compression, à ces profondeurs, devient presque irréelle : un seul mètre de glace peut y représenter jusqu'à 13 000 ans d'histoire climatique. Un mètre, treize millénaires. On tient dans la main l'équivalent de plusieurs civilisations empilées.

Les analyses de ces échantillons se poursuivent dans les laboratoires européens, et les résultats scientifiques définitifs, eux, ne sont pas encore publiés. C'est la limite du moment présent : on sait qu'on a la glace, on ne sait pas encore tout ce qu'elle dira. Sur ce point, honnêtement, je préfère attendre plutôt que d'anticiper des conclusions qui ne sont pas là.

Reste ce que la carotte de 800 000 ans a déjà établi, et qui suffit à donner le tournis. Pendant huit cycles glaciaires, le climat a joué et rejoué la même partition, entre 172 et 300 ppm, sans jamais forcer la note. Nous venons de la forcer en quelques générations. La question que je garderais ouverte n'est pas de savoir jusqu'où Beyond EPICA fera reculer notre mémoire ; c'est de savoir ce que nous ferons de celle, déjà limpide, que nous tenons entre les mains.

• Wikipedia, European Project for Ice Coring in Antarctica
• Nature, « Eight glacial cycles from an Antarctic ice core » (EPICA, 2004)
• Nature, Lüthi et al. 2008, record CO2 650 000-800 000 ans
• Climate of the Past (Copernicus), chronologie AICC2023
• AntarcticGlaciers.org, Ice core basics
• NOAA Global Monitoring Laboratory, CO2 Mauna Loa
• Nature, Petit et al. 1999, carotte de Vostok
• NSF Ice Core Facility, inventaire Vostok
• Polar Journal, Beyond EPICA, socle atteint (janvier 2025)
• phys.org, Beyond EPICA, 1,2 million d'années
• British Antarctic Survey, projet Beyond EPICA
• CEA, histoire du climat sur 800 000 ans
• Novethic, CO2 au plus haut depuis 3 millions d'années