CHAPITRE II

HYPOTHÈSES GÉOGÉNIQUES

§i CAUSES DBS VARIATIONS DE LA CHALEUR EXTERRE

Principe do phénomène paléothermal. — S'il est un fait que la paléontologie, et spécialement la branche de cette science qui s'occupe du monde végétal, ait bien mis en évidence, c'est assurément la diminution progressive de la chaleur dans les hautes latitudes de notre globe. Nous avons vu que, pendant toute la durée des temps primaires, un climat semblable à celui des tropiques paraissait avoir régné depuis l'équateur jusqu'aux pôles et c'est à peine si, vers la moitié de l'ère secondaire, a commencé à se manifester le rétrécissement progressif de la zone tropicale. Au milieu de l'ère tertiaire, le Groenland nourrissait encore une végétation semblable à celle qui, de nos jours, caractérise la Louisiane et la Californie et les mômes plantes florissaient au Spitzberg ainsi que dans la presqu'île d'Alaska. L'apparition des glaces polaires a donc été très tardive et l'on peut presque la considérer comme ayant mis fin aux temps géologiques proprement dits pour inaugurer l'ère actuelle.

D'autre part, une augmentation de la chaleu/ solaire dans le passé ne saurait rendre compte du privilège dont les hautes latitudes ont si longtemps joui ; car l'équateur en aurait eu sa part et cette exagération de température eût certainement rendu la vie impossible dans son voisinage. Or dans quelques latitudes qu'on descende, la paléontologie nous montre des espèces, fougères et cycadées, qui sont loin d'exiger un degré de chaleur supérieur à celui de la zone torride actuelle. En outre les plus anciennes, les fougères, sont des plantes qui recherchent l'ombre et M. Heer a fait remarquer que les premiers insectes dont on ait observé les restes appartiennent à des familles qui vivent de préférence dans les lieux obscurs (1). Ce n'est donc ni par un excès de chaleur ni par un excès de lumière que se caractérise ce qu'on a justement appelé le phénomène paléothermal. C'est par une répartition uniforme de la chaleur des tropiques, s' étendant, sans variations sensibles, d'une extrémité à l'autre du globe. Trouver la cause de cette uniformité, si contraire à la distribution actuelle des climats, tel est le problème qu'il s'agit de résoudre.

Insuffisance des causes géographiques. Stabilité de l'axe terrestre. — Il

est évident qu'il faut renoncer pour cela aux explications tirées des circonstances géographiques et que, si puissantes que soient les conditions de relief, d'altitude, de situation insulaire ou continentale, d'influence des courants marins, aucune

(1) De Saporta, le Monde des plantes, p. 135.

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des causes actuellement à l'œuvre ne pourrait rétablir, au pôle, quoi que ce soit qui ressemble à un climat tropical. Quant à la ressource, souvent invoquée, de modifier la position de l'axe terrestre, de manière à faire profiter successivement toutes les parties du globe de la chaleur équatoriale, cette conception, admissible en principe, se heurte à d'insurmontables difficultés de fait. En premier lieu, ceux qui ont abordé la question par le calcul ont établi que, pour déplacer Taie des pôles d'une fraction de degré, il faudrait, dans le relief du globe, des modifications incomparablement plus grandes que celles qui ont pu accompagner la production des plus hautes chaînes de montagnes. Ainsi, d'après un calcul de M. G/Darwin (1), pour que Taxe des pôles vint à subir un déplacement de i*46', il faudrait qu'un vingtième de la surface terrestre s'élevât en bloc de 5050 mètres et qu'il se produisît un affaissement de même amplitude dans un autre quadrant. De plus, aussi loin que nous conduise la botanique fossile, qu'il s'agisse du miocène ou de la période oolithique, les zones de végétation, déji dessinées ou esquissées, semblent concentriques au pôle actuel, comme si si position n'avait jamais varié d'une manière sensible (2). Enfin toute preuve d'une température glaciale fait défaut dans les anciens âges du globe et malgré la complaisance avec laquelle plusieurs géologues ont admis, pour expliquer la formation de certains conglomérats, l'existence de glaciers siluriens ou même cambriens, nous ne croyons pas qu'aucun naturaliste souscrive à une hypothèse en désaccord formel, aussi bien avec les conditions de relief des premiers âges qu'avec la présence des polypiers coralligènes dans toutes les mers paléozoïques.

Impossibilité de faire Intervenir la chaleur interne. — Laissant donc de côté Taxe terrestre, il faut chercher, dans une cause agissant partout à la fois le principe de l'uniformité signalée. Cette cause, plusieurs ont cru la trouver dans le rayonnement de la chaleur interne, à laquelle une moindre épaisseur de l'écorce eût permis, dans les temps paléozoïques, de contribuer efficacement à la température de l'atmosphère. Mais cette hypothèse ne résiste pas à l'examen. Partout où le terrain primitif de gneiss et de micaschistes se montre au jour, c'est par milliers de mètres que se compte son épaisseur et dès lors il est évident qu'aux époques paléozoïques, une écorce de plusieurs kilomètres protégeait déjà la chaleur centrale contre la déperdition. Or pour qui connaît la mauvaise conductibilité des roches, c'est plus qu'il n'en faut pour réduire à presque rien l'apport extérieur du foyer interne. Sir William Thomson a calculé que du mille ans après la formation d'une première croûte solide, le flux de chaleur qui la traversait devait être déjà sans influence sur la température extérieure (5. Nous savons aussi que la lave des volcans d'Islande arrive tout près de la sur

(i) Royal Society, vol. 467. — Geol. Magazine, 1878, p. 591.

(2) De Sa porta, le Monde des plantée. — Sir W, Thomson, Transactions of the ceci. Socirty */ Glascow, 22 févr. 1877.

(3) In Mellard Reade, Geol. Magasine, 1878, p. 147.

face du sol et que pourtant elle est impuissante à la débarrasser de son manteau de neiges et de glaces.

D'ailleurs, pour produire une température corallienne, c'est-à-dire une moyenne de -f 20° au moins, dans des parages où règne aujourd'hui une moyenne de — 15° à — 20°, il faudrait, à travers l'écorce, un flux de chaleur capable d'augmenter de 40° la température extérieure. Or une telle addition, qui devrait se produire aussi dans les régions tropicales, suffirait pour y mettre à néant toute activité physiologique et la mer deviendrait inhabitable pour tout organisme tant soit peu élevé. Enfin ce n'est pas seulement de chaleur, c'est aussi de lumière que les végétaux tertiaires du Groenland avaient besoin et l'hypothèse que nous examinons n'y pourvoit à aucun degré. Aussi ne peut-on que s'étonner qu'elle trouve encore quelque créance.

Hypothèse de la concentration du soleil. — Tout autre est, à nos yeux, la

valeur d'une conception, introduite depuis peu dans la science par M. Blandet (i) et qui a pour base la diminution du diamètre apparent du soleil. Nous avons pris soin (2) de faire remarquer que la distribution actuelle des climats avait pour principe essentiel, avec l'inclinaison de l'axe terrestre, le parallélisme des* rayon» solaires. En raison de la grande distance qui nous sépare de cet astre et de la faible amplitude angulaire sous laquelle son disque s'offre à nous, malgré ses énormes dimensions, les rayons du soleil forment un faisceau cylindrique, qui touche la terre suivant un grand cercle. Mais il en serait tout autrement si le soleil était plus dilaté et la figure 2 montre comment la partie obscure du globe se réduirait, en pareil cas, à un simple segment sphérique, avec suppression de la nuit totale des pôles. Sans doute un soleil ainsi dilaté serait plus ou moins nébuleux et donnerait, par chaque unité de sa surface, une chaleur et une lumière moins intenses ; mais la terre étant bien plus rapprochée de la périphérie de cette nébuleuse et se trouvant comme baignée dans son atmosphère, en pourrait profiter dans la même mesure qu'aujourd'hui et ainsi, pour une valeur convenable du diamètre apparent de l'astre principal, le globe jouirait d'une complète uniformité de climats.

Entretien de l'énergie solaire par la concentration. — Or cette conception

qui a pu, lors de son apparition, déconcerter les esprits accoutumés au principe de la stabilité des éléments astronomiques de notre système planétaire, nous semble en accord formel avec l'idée que nous devons nous faire de la genèse de ce système. Dans l'hypothèse si plausible de la nébuleuse primitive, la terre est un fragment infiniment petit, détaché de l'astre central à l'une des époques de sa condensation progressive et pour lequel, en raison de ses faibles dimensions, la phase stellaire a dû être extrêmement courte. Au contraire, l'énorme masse du soleil et, mieux encore, le rétrécissement graduel de ses dimensions, lui ont permis de garder, malgré le rayonnement, une provision d'énergie considérable,

Cl) Bull. Soc. géol. de France, 2« série, XXV, p. 777. (2) V. antè, pp. 34, 35.

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qui, après tant de .siècles écoulés, suffit encore aux besoins extérieurs de notre globe. En dehors de cette conception, le maintien de la chaleur solaire est absolument inexplicable. En vain prétendrait-on l'alimenter par une pluie continuelle de météorites. Non seulement la réserve en serait bien vite épuisée (i) ; mais les astronomes ont démontré que la masse du soleil en recevrait assez d'accroissement pour que les conditions du système planétaire fussent rapidement modifiées. Une seule cause, en vertu des lois de la thermodynamique, est capable de préserver l'énergie solaire sans faire appel au concours si insuffisant du dehors, c'est le phénomène de la condensation de l'astre. Par là» le pouvoir calorifique du soleil peut se maintenir sans perte sensible, à l'aide d'une diminution de diamètre apparent, qui demanderait plusieurs milliers d'années pour pouvoir être enregistrée par nos appareils les plus délicats. Mais si de nos jours, le soleil, réduit comme il l'est, subit encore ce mouvement de concentration nécessaire à l'entretien de son énergie, combien ne faut-il pas qu'à d'autres époques ses dimensions aient été différentes de ce qu'elles sont aujourd'hui? Rien n'est donc plus logique qne l'hypothèse de M. Blandet, et puisque, irréprochable au point de vue de l'astronomie, elle fournit seule le moyen d'expliquer le phénomène paléothermal, nous ne croyons pouvoir mieux faire que de la proposer, comme l'ont déjà fait MM. d'Àrchiac et de Saporta, à l'adhésion des géologues.

Conséquence* diverses. — Théoriquement, un soleil dont le diamètre apparent serait de 47° supprimerait complètement les nuits polaires de vingt-quatre heures. Mais l'égalité climatérique des premiers âges peut s'être maintenue avec un soleil moins dilaté ; car, d'un côté, le crépuscule prolonge d'une manière appréciable la durée du jour et, de l'autre, sur un globe où la terre ferme n'occupait encore qu'une faible étendue et ne possédait qu'un relief médiocre, les courants marins ont dû contribuer puissamment à l'uniformité de. la température. Il est d'ailleurs probable qu'à ces lointaines époques les conditions du mouvement de la terre n'étaient pas absolument les mêmes que de nos jours, notamment en ce qui concerne l'action de l'astre central sur le renflement équatorial. On doit de plus admettre que les planètes intérieures se sont formées plus tard que la terre et dès lors l'action qui leur revient en propre aujourd'hui a dû être, pendant une période plus ou moins longue, confondue avec celle du soleil nébuleux, dont elles ne s'étaient pas encore séparées.

Mais l'analyse détaillée de ces diverses circonstances sortirait du cadre où nous devons nous maintenir. Contentons-nous donc d'en avoir indiqué la possibilité, en affirmant, contrairement aux doctrines de l'école uniformitairt, que l'histoire ancienne de notre planète s'est déroulée au milieu de conditions extérieures très différentes de celles qui nous entourent.

Influence de In précession des équlnoxes. — On s'est demandé souvent

s'il n'existait pas, dans les conditions astronomiques de notre globe, certains éléments de variation propres à modifier, d'une manière périodique, les cîrcon- (1) Voir Lloyd Morgan, Geol. Magazine, 1878, p. 158.

stances de la température extérieure. C'est ainsi que le phénomène de la précession des équinoxes, à cause de l'inégalité qu'il établit entre la durée des saisons, a paru offrir le moyen d'expliquer le refroidissement et le réchauffement alternatifs de chaque hémisphère. Sur cette donnée, M. Adhémar a édifié une théorie d'après laquelle, tous les onze mille ans environ, les glaces devraient s'accumuler en proportion extraordinaire sur celui des pôles pour lequel le solstice d'hiver coïncide avec l'aphélie et y produire, sur la masse océanique, un effet d'attraction marqué. Telle serait en ce moment la situation de la zone polaire australe.

Cette doctrine, fondée sur la grande quantité de glace qui entoure le pôle antarctique, ne tient pas un compte suffisant de la différence notable qui existe entre les deux pôles relativement à la distribution de la terre ferme. S'il y avait, au pôle nord, un continent semblable à celui dont l'existence paraît démontrée dans les régions australes, il deviendrait une cause puissante de refroidissement et peut-être l'accumulation des glaces n'y serait-elle pas moindre qu'au pôle sud. En tout cas, ce phénomène ne saurait produire les brusques effets mécaniques qu'on s'est plu à lui attribuer. Tout au plus, pour maintenir l'invariabilité nécessaire du centre de gravité du globe, devrait-il y avoir un transport lent de la matière terrestre dans la direction du pôle opposé à celui où les neiges s'amoncelleraient et suivant que ce transport affecterait la terre ferme ou l'océan, les effets en seraient diamétralement contraires. Mais, nous le répétons : rien n'est actuellement moins évident que la probabilité de telles alternatives, et ce qu'on sait aujourd'hui de la température des deux hémisphères, d'ailleurs très inégalement partagés au point de vue géographique, établit entre eux des différences trop minimes pour pouvoir servir de base à aucune spéculation sérieuse.

Variation* de l'excentricité. — Mais la précession des équinoxes n'est pas seule enjeu. On sait que l'excentricité de l'orbite terrestre est variable et si la formule des astronomes doit être acceptée comme exacte, les limites de ces variations seraient très étendues, car l'excentricité, aujourd'hui égale à ^ , pourrait tantôt devenir nulle, tantôt s'élever jusqu'à ^. Dans cette dernière hypothèse, la différence entre le périhélie et l'aphélie, qui est actuellement de 5 millions de kilomètres, deviendrait égale à 26 millions. On conçoit qu'une telle inégalité, si surtout le solstice d'hiver de l'un des deux hémisphères coïncide en même temps avec l'aphélie, puisse amener une aggravation considérable des rigueurs de l'hiver. Sans doute, par contre, l'été serait beaucoup plus chaud. Mais, en général, les saisons extrêmes tournent à l'avantage du froid, l'excès de chaleur de l'été pouvant être insuffisant à fondre les neiges accumulées en hiver, alors surtout que cette fusion fait naître des brouillards qui localisent la chaleur solaire dans les hautes régions de l'atmosphère et empêchent la terre ferme d'en profiter. Tel est le principe de la thèse développée par M. J. Croll (1) et destinée à expliquer la succession périodique, sur chaque hémisphère, de périodes

(1) Climat* and Time. — GeoU Magazine, 1878, p. 300.

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chaudes et de périodes glaciaires. Cette doctrine a été accueillie avec grande faveur en Angleterre. Mais il s'en faut que tous les physiciens soient absolument d'accord sur les effets que produirait cette combinaison des valeurs de la précession et de l'excentricité. Tandis que, pour M. Croll, un hiver arrivant en aphélie, par une période de grande excentricité, déterminerait le transport vers le nord des alizés du sud-est, et avec eux celui des grands courants marins équatoriaux, venant adoucir la température des hautes latitudes boréales (i), Lyell, au contraire, croyait à un effet inverse et pensait que l'existence d'une plus forte proportion de terres émergées à l'équateur serait une cause de réchauffement pour le climat des régions arctiques.

En outre, on manque jusqu'ici de preuves décisives attestant que le froid et le chaud ont alterné périodiquement dans le passé. Les faits observés semblent plutôt contraires à cette hypothèse , et nous avons cherché à montrer que le développement des glaciers, au début de l'ère quaternaire, ne réclamait pas nécessairement une cause cosmique de froid. C'est pourquoi, sans méconnaître li possibilité théorique d'une influence imputable aux variations de l'excentricité, nous croyons qu'il faut se garder de chercher, dans ce phénomène astronomique encore mal connu, un chronomètre permettant d'évaluer en années les périodes chaudes et les périodes froides de l'histoire du globe.