L’histoire du climat de la Terre est un écheveau de processus physiques dominants à différentes échelles de temps, mais toujours imbriqués. On peut représenter cette évolution comme une valse à quatre temps. Celui du milliard d’années, où c’est essentiellement l’évolution de la luminosité du Soleil qui l’emporte. Puis, à l’échelle de dizaines de millions d’années, c’est la tectonique des plaques qui, par son effet sur le climat et sur la teneur en CO 2 de l’atmosphére, va jouer un rôle prépondérant. Le troisième temps est celui de la variation des paramètres orbitaux à des périodes de la dizaine à la centaine de milliers d’années. Enfin, le quatrième et ultime temps est celui de l’Homme qui, en quelques centaines d’années, s’est hissé au rang d’acteur majeur du changement climatique. 6 Reflets de la Physique n°55 Une brève histoire du climat de la Terre Gilles Ramstein (gilles.ramstein@lsce.ipsl.fr) Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (UMR 8212 CEA-CNRS- UVSQ/IPSL), Orme des Merisiers, Bât. 701, CEA/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex L’histoire des climats de la Terre est d’autant plus difficile à reconstituer que l’on s’éloigne dans le temps. Nous allons néanmoins plonger dans l’histoire climatique de notre petite planète jusqu’à il y a environ 4 milliards d’années (4 Ga). On prétend souvent que l’histoire de la Terre, de Mars et de Vénus a été semblable dans un lointain passé. En tout état de cause, le climat actuel de nos deux voisines est très différent du nôtre. Mars ne dispose que d’une atmosphère ténue en dioxyde de carbone ( 600 Pa), il y fait froid (-63 °C en moyenne, avec un fort cycle diurne). Vénus, au contraire, est entourée d’une atmosphère dense où les gaz à effet de serre produisent à sa surface une température de fournaise (460 °C en moyenne). Sur Terre, ce qui est remarquable et un peu énigmatique, c’est que notre planète ait pu traverser plus de 4 milliards d’années en gardant à sa surface un cycle hydrologique et des températures compatibles avec la vie. Un des premiers scientifiques à conceptualiser cette régulation est James Lovelock connu pour sa théorie « Gaia » où la Terre, considérée comme un être vivant, s’adaptait à différents types d’agressions [1]. Présent 541 Ma 1000 Ma 1600 Ma 2500 Ma 4000 Ma 4600 Ma Protérozoïque Phanérozoïque Archéen Néoprotérozoïque Mésoprotérozoïque Hadéen Paléoprotérozoïque Ses conceptions, bien que très controversées (a), apportèrent beaucoup sur les aspects biologiques, compétitions d’espèces et rétro actions du système Terre. Pour les physiciens des sciences de la Terre et de l’atmosphère, il fallait trouver des mécanismes qui permettent à notre planète de réguler sa température de surface. À travers ce voyage dans le passé de la Terre, nous allons montrer comment ces régulations sont imbriquées aux différentes échelles de temps  : du passé très lointain jusqu’à la perturbation globale que nous, les Hommes, faisons subir à notre planète et que l’on appelle la perturbation anthropique. De manière forcément pointilliste, nous reviendrons sur quelques épisodes-clés de l’histoire des climats de la Terre, et nous montrerons que l’expérience de l’Anthropocène est à la fois inédite par sa rapidité, mais également par le contexte dans lequel elle intervient. Pour voyager à travers les climats de la Terre, il faut se munir de cartes temporelles qui vont vous permettre de prendre vos marques dans l’histoire géologique de notre planète (fig. 1). Explosion biologique cambrienne (540 Ma) Deux épisodes de glaciation globale (720 - 635 Ma) 3\] Grand événement d’oxydation (2,45 - 2,2 Ga) Accrétion des continents (environ 2,9 Ga) Premières traces de vie (environ 3,5 Ga) Fin du bombardement tardif (3,8 Ga) Naissance de la Terre (4,6 Ga) 1. Les différentes périodes de l’histoire géologique de la Terre. (a) Vue globale, de la naissance de la Terre jusqu’à l’époque présente.