Les scientifiques parlent de « l’impulsion-bombe ». À l’apogée de la guerre froide, des essais nucléaires en surface menés par l’URSS, les États‑Unis et leurs alliés ont secoué des étendues autrefois paisibles du Pacifique et d’autres sites d’essais à travers le monde. Ces tests ont profondément modifié la composition isotopique de l’atmosphère terrestre, faisant presque doubler les niveaux de carbone-14. Des neutrons émanant de ces détonations ont percuté l’azote des gaz et certains ont été transformés en carbone-14, dessinant des motifs traçables dans le cycle du carbone de la planète pendant des décennies, avec un quasi-doublement des niveaux mondiaux de ce radiocarbone au pic de l’impulsion-bombe.
Dans le parc Gatineau, au Québec, de l’autre côté de la rivière par rapport à Ottawa, ce carbone-14 lié à l’impulsion-bombe mesuré dans les feuilles d’érable à sucre a atteint sa saturation maximale avec 842 parties par mille au‑dessus du niveau de référence en 1964, selon l’Agence géologique du Canada. Or, de manière mystérieuse, les rapports du carbone-14 de ces érables ne sont pas revenus à leur référence pré‑Guerre froide pendant plus de six décennies — environ deux ans après que le reste de l’atmosphère terrestre environnante est revenu à la normale. Désormais, des chercheurs de l’Université d’Ottawa ont finalement compris pourquoi.
« Les plantes utilisent souvent du carbone plus ancien, stocké durant les années précédentes, pour faire pousser les nouvelles feuilles, » a expliqué dans un communiqué Leonard Wassenaar, géoscientifique à l’université. « Nous ne savions pas dans quelle mesure cela modifiait la signature du radiocarbone d’une feuille ni si les feuilles suivaient l’atmosphère de manière cohérente. Maintenant nous le savons. »
Cette latence temporelle étonnamment constante pour l’érable à sucre emblématique du Canada (Acer saccharum), a noté Wassenaar, a des implications sérieuses pour les sciences atmosphériques, offrant une meilleure façon pour les scientifiques de reconstruire les conditions atmosphériques historiques à partir de « lieux et périodes que nous n’avons jamais mesurés directement ».
Pulsation-bombe à réaction retardée
Dans ce qui apparaissait comme un indice précoce du mécanisme de réponse retardée de ces arbres, les feuilles d’érable du parc Gatineau ont atteint leur concentration maximale de carbone-14 lié à l’impulsion-bombe environ un an après la fin des essais nucléaires en surface, conformément au Traité d’interdiction partielle des essais nucléaires de 1963. D’ici 2025, ces 842 parts par mille au‑dessus de la valeur de référence étaient tombées dans les chiffres négatifs, estimées à environ −13,9 parts par mille.
Cette valeur a pris du retard par rapport au radiocarbone atmosphérique d’environ 2,2 années, avec une marge d’incertitude d’environ trois à quatre mois. Le carbone-14 atmosphérique de la Terre est revenu à son seuil pré-bomb entre 2021 et 2022, tandis que les érables y sont parvenus vers 2024.
Wassenaar et ses collègues ont identifié ce mécanisme biologique, en partie, grâce à de petites mais distinctes décalages positifs du radiocarbone, qui tournent autour d’environ 7,4 parts par mille au‑dessus de la référence entre 1990 et 2019. En comparant ces petites poussées à la moyenne mondiale des données radiocarbone atmosphérique, ils ont découvert que les niveaux de carbone-14 des érables d’Ottawa « reflétaient le recyclage biologique du carbone plus ancien plutôt qu’un phénomène atmosphérique », comme l’indique l’équipe dans son étude publiée dans la revue Scientific Reports.
Historiquement, les études climatiques qui reconstituent les conditions atmosphériques passées à partir du carbone-14 présent dans les feuilles et les cernes d’arbres présumaient une relation plus immédiate entre ces échantillons et le carbone atmosphérique de l’année de croissance du matériel végétal. Ce type de modélisation devra désormais être « corrigé explicitement » en fonction de l’espèce végétale, ont indiqué les chercheurs.
Une bombe de carbone issue des combustibles fossiles
Plus de six décennies peuvent sembler longues pour que ce carbone-14 généré par les armes nucléaires se dissipe, mais ces radiocarbonages ont bénéficié du coup de pouce de la moitié du siècle passé consacré par l’humanité à brûler du charbon, du pétrole et du gaz naturel, selon Wassenaar et ses coauteurs. Des éons de désintégration radioactive ont veillé à ce que le dioxyde de carbone produit par les combustibles fossiles contienne presque pas de carbone-14, un fait qui a aidé à diluer ce sous-produit de la course aux armements nucléaires depuis les années 1960.
« Ces feuilles constituent un journal de 65 ans de l’atmosphère, » selon Wassenaar, qui assure la direction exécutive de la Facility nationale André E. Lalonde pour la spectrométrie de masse par accélérateur à l’Université d’Ottawa. Les océans ont aussi joué un rôle dans l’absorption de ce carbone-14, mais sans la grande vague d’utilisation d’hydrocarbures par la civilisation, il est difficile d’estimer combien de temps ce témoignage de radiocarbone aurait perduré.
« Les mesures des feuilles en 2025… ont confirmé que la dilution par les combustibles fossiles a désormais écrasé les résidus de l’impulsion-bombe dans les feuilles d’érable de la région d’Ottawa, » ont écrit Wassenaar et ses coauteurs.
