Les anneaux d’arbres pourraient déterminer la date d’éruption du volcan Thera

Les yeux de Charlotte Pearson ont scanné un morceau d’arbre ancien de la taille d’une paume. Ils se sont installés sur une bague qui avait l’air « exceptionnellement légère », et elle a pris une note sans y réfléchir. Trois ans plus tard, et armée d’une nouvelle méthodologie et d’une nouvelle technologie, elle a découvert que l’anneau lumineux pourrait marquer l’année où le volcan Thera sur l’île grecque de Santorin est entré en éruption sur l’ancienne civilisation minoenne. La date de l’éruption, qui est l’une des plus grandes que l’humanité ait jamais connues, est débattue depuis des décennies.

Pearson, professeure adjointe de dendrochronologie et d’anthropologie à l’Université de l’Arizona, est l’auteur principal d’un article publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, dans lequel elle et ses collègues ont utilisé une nouvelle approche hybride pour attribuer des dates calendaires à une séquence de cernes d’arbres, qui couvre la période pendant laquelle Thera a éclaté, jusqu’à moins d’un an après une date calendaire. Cela leur permet de présenter de nouvelles preuves qui pourraient soutenir une date d’éruption autour de 1560 avant JC.

Combler les lacunes

« Dans chaque anneau d’arbre, vous avez cette capsule temporelle que vous pouvez déballer », a déclaré Pearson.

Les arbres poussent en fonction des conditions de leur environnement local. Chaque année, les arbres produisent une nouvelle couche de croissance concentrique, appelée cerne, qui peut enregistrer des informations sur les précipitations, la température, les feux de forêt, les conditions du sol et plus encore. Les arbres peuvent même enregistrer l’activité solaire à mesure qu’elle se cire et diminue.

Lorsqu’une séquence d’anneaux d’arbres de différents âges se chevauchent et s’additionnent, ils peuvent s’étendre sur des centaines ou des milliers d’années, fournissant un aperçu des conditions climatiques passées et du contexte des civilisations concurrentes.

 » La chronologie la plus longue du monde remonte à 12 000 ans. Mais en Méditerranée, le problème est que nous n’avons pas de dossier complet et continu remontant à l’époque de Thera « , a déclaré Pearson. « Nous avons très bien enregistré les 2 000 dernières années, mais il y a un écart. Nous avons des cernes d’arbres de périodes antérieures, mais nous ne savons pas exactement à quelles dates les cernes correspondent. C’est ce qu’on appelle une  » chronologie flottante ». »

Combler cette lacune pourrait aider à déterminer la date d’éruption de Théra et à peindre un contexte climatique pour les différentes civilisations qui se sont élevées et sont tombées pendant les âges du bronze et du fer, qui se sont étalés ensemble entre 5 000 et 2 500 ans.

« Jusqu’à ce que vous puissiez mettre une année exacte sur les événements à une échelle qui a du sens pour les gens — une année — ce n’est pas aussi puissant », a déclaré Pearson. « Cette étude consiste vraiment à prendre (mon co-auteur et professeur de recherche au tree ring lab) la chronologie de Peter Kuniholm qu’il a mise au point sur 45 ans de travail et à la dater d’une manière impossible auparavant. Plus important encore, il est fixé dans le temps, comme si nous avions comblé notre trou d’anneau d’arbre. »

Une approche hybride

Depuis la création du Laboratoire de recherche sur les cernes d’arbres d’UArizona en 1937, un assortiment d’échantillons de cernes d’arbres du monde entier s’est accumulé dans des conditions moins qu’idéales sous l’Arizona Stadium. Mais depuis l’achèvement du bâtiment amélioré de l’anneau d’arbres Bryant Bannister de l’université en 2013, l’équipe de curation, dirigée par Peter Brewer, a déménagé, organisé et conservé des échantillons pour de futures recherches.

« C’est la collection qui a fondé le domaine de la recherche sur les cernes d’arbres, et c’est de loin la plus grande au monde », a déclaré Brewer.  » Les chercheurs viennent de partout pour utiliser notre collection. »

« Il est juste rempli de restes de forêts anciennes et de sites archéologiques, qui n’existent plus, et il contient des échantillons de bois qui ont été fondamentaux dans la croissance de la discipline de la dendrochronologie », a déclaré Pearson.

La collection comprend des bois du tumulus de Midas à Gordion en Turquie — une tombe géante d’un homme qui était probablement le père ou le grand-père de Midas. À partir de bois comme ceux-ci, Kuniholm construit une chronologie des cernes d’arbres de la Méditerranée depuis près d’un demi-siècle. Ensemble, le dossier de Kuniholm de la Colombie-Britannique. la période s’étend sur plus de 2 000 ans, y compris les arbres poussant sous le vent de l’éruption de Théra, ce qui en fait la clé des recherches de l’équipe.

Malgré la longueur de cette chronologie, elle n’est pas datée. Pour l’épingler, l’équipe a décidé d’essayer quelque chose de nouveau.

Lorsque les rayons cosmiques de l’espace pénètrent dans l’atmosphère terrestre, les neutrons entrent en collision avec des atomes d’azote pour créer une version radioactive du carbone, appelée carbone 14, qui se propage autour de la planète. Toutes les autres formes de vie sur Terre, y compris les cernes des arbres, captent le carbone 14 et, comme les cernes des arbres bloquent une mesure du carbone 14 pour chaque année de croissance, ils conservent des motifs montrant comment il a changé au fil du temps. Ces modèles de carbone 14 dans les cernes d’arbres du monde entier devraient correspondre.

Pearson et son équipe ont utilisé les motifs de carbone 14 capturés dans les cernes des arbres de Gordion pour ancrer la chronologie flottante à des motifs similaires d’autres séquences de cernes datées du calendrier.

« C’est une nouvelle façon d’ancrer les chronologies flottantes des cernes d’arbres qui utilise la précision annuelle des cernes d’arbres », a déclaré Pearson.

Pour valider leurs résultats, l’équipe s’est tournée vers les anneaux datés du calendrier de pins bristlecone de haute altitude de l’ouest de l’Amérique du Nord qui vivaient en même temps que le Gordion.

« Lorsqu’il y a de grandes éruptions volcaniques, il marque souvent le bristlecone en gelant pendant la saison de croissance, créant un anneau de gel », a déclaré le deuxième auteur Matthew Salzer, chercheur au tree ring laboratory. « Ensuite, nous avons comparé les dates des anneaux de gel avec ce qui se passait dans les arbres méditerranéens, qui répondent aux volcans en faisant pousser des anneaux plus larges. Et ça a marché. Il a montré que les anneaux larges dans la chronologie méditerranéenne se sont produits dans les mêmes années que les anneaux de gel dans le bristlecone. Nous avons pris cela pour confirmer que la datation était probablement correcte. »

L’équipe a ensuite pensé utiliser une nouvelle technologie dans le laboratoire appelée machine à fluorescence X pour scanner le bois à la recherche de changements chimiques.

« Nous avons scanné toute la période où l’on sait que Thera s’est produite », a déclaré Pearson, « et nous avons détecté une très légère diminution du calcium, là où j’ai vu cet anneau plus léger il y a des années. »

Bien qu’il s’agisse d’une légère fluctuation, elle est significative et ne se produit qu’à un moment donné dans les années autour de 1560 av.J.-C.

« Nous avons mis cela dans le document et suggérons provisoirement que c’est une date possible pour Thera », a déclaré Pearson.

Quelque chose a changé la chimie de l’environnement dans lequel l’arbre a grandi; les dépôts acides d’un volcan sont une possibilité, les feux de forêt en sont une autre, mais comme la date coïncide avec d’autres marqueurs de cernes d’arbres pour une éruption majeure, Pearson dit qu’elle mérite d’être explorée plus avant.

« Je pense que pour faire de la bonne science, il faut tout étudier et garder l’esprit ouvert jusqu’à ce que suffisamment de données soient réunies », a déclaré Pearson. « C’est une autre petite pièce du puzzle. »