Projet ANR-16-CE31-0010 accepté à l'AO 2016.
Défi 10 : défi “des autres savoirs”
Comité CE31 “Physique subatomique, sciences de l'Univers, Structure et histoire de la Terre”
Instrument de financement : Jeunes Chercheuses et Jeunes Chercheurs (JCJC).

Projet Scientifique : 1er décembre 2016 au 1er décembre 2020

PaleOX en bref : Le niveau d'oxygène dans l'atmosphère terrestre est unique dans notre système solaire et reflète la longue histoire de la vie sur Terre. Il conduit également à une chimie oxydante singulière qui régule les teneurs en gaz traces réactifs de l'atmosphère. Même en quantités traces, ces composés réactifs peuvent interagir fortement avec le vivant et le climat. Ainsi, les variations rapides de certains gaz traces réactifs peuvent avoir été des facteurs clés dans les extinctions massives de la vie du début du phanérozoïque en provoquant de brusques réchauffements climatiques, l'effondrement de la couche d'ozone stratosphérique, ou d’intenses pluies acides. Durant l'ère Cénozoïque (les derniers 66Myrs), les conditions environnementales ont énormément varié mais ces changements, moins abrupts ou plus localisés, ont toutefois permis à la vie de se diversifier de manière continue et ont permis l’évolution des mammifères. Si des changements sont intervenus dans la capacité oxydante atmosphérique durant cette période, ceux ci ont donc été spatialement limités ou d’amplitude modérée. Pourtant, l’ère Cénozoïque recouvre une très grande diversité de conditions environnementales liées à un refroidissement progressif du climat d’une grande amplitude (> 20°C) : depuis un monde très chaud, à très fort effet de serre, permettant une végétation tropicale aux hautes latitudes et des cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote très actifs jusqu’au climat glaciaire actuel. Dans des contextes aussi variés, la stabilité de la régulation des temps de vie des composés réactifs par la chimie atmosphérique pose question.

Cette dernière décennie, les observations sur le terrain, en laboratoire et les travaux théoriques ont révélé de nouveaux mécanismes chimiques impliqués dans les atmosphères vierges, tels que le recyclage des radicaux au sein des forêts ou une nouveau rôle de la chimie des halogènes sur les océans. Cela a changé notre vision de la capacité oxydante de l'atmosphère dans les zones vierges.

Dans PaleOX, nous cherchons à montrer comment la capacité oxydante de l'atmosphère a évolué tout au long de l'ère Cénozoïque et comment cette évolution a affecté la durée de vie des gaz à effet de serre réactifs. A cet effet, PaleOX ambitionne d’étudier la réactivité atmosphérique durant cinq périodes clés du Cénozoïque en faisant le pont entre les méthodologies de modélisation usuelles d’étude des climats passés et l’état de l’art en chimie atmosphérique. Un nouveau modèle de système de la Terre avec, en son cœur, les interactions chimiques propres aux atmosphères vierges sera assemblé pour simuler des manière consistante la composition de l'atmosphère à différentes étapes du Cénozoïque. En parallèle, des prélèvements inédits des dépôts de sulfate volcaniques couplés à des analyses de pointe de leur composition isotopique apporteront de nouvelles informations sur l'intensité des voies d'oxydation atmosphérique passées et permettront de contraindre les analyses numériques.

L’objectif final de ce projet sera de déterminer la façon dont la capacité d'auto-nettoyage de l'atmosphère a évolué au Cénozoïque en tenant compte d’hypothèses relatives à l’évolution de la végétation, des feux et de contraintes climatiques basés sur des proxys variés, disponibles dans la littérature. Les méthodologies de modélisation employées actuellement pour étudier les climats très anciens en négligeant les changements de la chimie réactive pourront être discutées. L’impact de cette évolution sur le bilan radiatif de la Terre et sur les modulations des gradients climatiques sera quantifié et les conditions de surfaces (e.g. UV, concentrations en composés susceptibles d’altérer le fonctionnement des écosystèmes, dépôts acides) seront caractérisés. Les boucles de rétroactions induites par les changements de composition chimique de l’atmosphère pourront être étudiés dans des contextes variés.

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Mission Pérou - première quinzaine de Juillet 2018
Réunion annuelle : lundi 12 mars 2018 - LSCE
En cours : analyse des simulations Eocene avec chimie… Couplage tropo/strato (Xuezhou LU)
Analyse des isotopes O (S pour un peu plus tard)
octobre 2017 : L'extraction dans les PREMIERS ECHANTILLONS (par Adeline Aroskay et Elsa Gautier) montre qu'ils contiennent des sulfates….
octobre 2017 : arrivée d'Elsa Gautier et Adeline Aroskay (doctorante) pour isotopes dans les échantillons
aout 2017 : 1ere mission de terrain Turquie (Jean-Luc LE PENNEC et Abidin TEMEL) turquie2017
Developpement schéma chimique (stage M2 Cyril Karam qui poursuivra en thèse à la rentrée)
Arrivée d'une ingénieur en modélisation : Xuezhou LU (1er juin 2017 - 31 mai 2018) pour couplage INCA/REPROBUS

13 janvier 2017 : Réunion de lancement de projet au LSCE Accès restreint aux participants : Réunion de lancement et présentations à télécharger

9 novembre 2016 : Réunion d'information à l'ANR
1er octobre 2016 : Démarrage de la convention CNRS/ANR (l'ensemble du budget demandé a été accordé)
22 juillet 2016 : Le projet a été sélectionné par le comité!!
13 avril 2016 : Soumission du projet
22 février 2016 : 1ère bonne nouvelle : notre lettre d'intention a été sélectionnée
15 octobre 2015 : Dépôt de la lettre d'intention