Maximum thermique du passage Paléocène-Éocène

Le maximum thermique du passage Paléocène-Éocène dura environ 20 000 ans au sein d'une période de 6 millions d'années de réchauffement graduel[3] qui culmina plus tard lors de l'Éocène durant l'optimum climatique de l'Éocène. D'autres épisodes « hyperthermiques » peuvent être discernés pendant cette période de réchauffement, par exemple l'ETM-2 (maximum thermique de l'Éocène 2 – Eocene Thermal Maximum 2), survenu environ 2 millions d'années après le PETM (c'est-à-dire il y a 54 millions d'années). Lors de ces deux réchauffements globaux, la taille des ancêtres des chevaux actuels (Hyracotherium qui avaient la taille d'un chien), avait diminué de 30 % lors du PETM et de 19 % lors de l'ETM2[6] (« nanisme adaptatif »).

Lors de ces évènements – dont le PETM est de loin le plus sévère – de 1 500 à 2 000 gigatonnes de carbone furent relâchées dans le système océan/atmosphère en mille ans. Cela équivaut à 1 milliard de tonnes de CO₂ relâchées chaque année dans l'atmosphère, contre 9,5 milliards de tonnes au XXI^e siècle[2].

Le globe était légèrement différent pendant l'Éocène. L'isthme de Panama ne connectait pas encore l'Amérique du Sud et du Nord, ce qui permettait une circulation océanique entre le Pacifique et l'Atlantique. De plus, l'Antarctique n'était pas encore thermiquement isolé, le passage de Drake n'étant alors pas ouvert. Ceci, combiné avec des niveaux élevés de CO₂, explique qu'il n'y avait quasiment pas de calotte glaciaire – le globe était dépourvu de glace[3]. En 2012, on découvre que des palmiers poussaient en Antarctique (dont la température oscillait entre 10 et 25 °C)[7]. Des fossiles d'alligators du genre éteint Allognathosuchus (en) sont également trouvés en Arctique[2]^,[8]. L'université de Genève indique que dans les océans, « les eaux de surface [atteignent] presque 36 °C par endroits »[2]. En 2017 puis 2020, deux études palynologiques montrent l'existence, il y a 55–50 millions d'années, d'une mangrove autour de l'océan Arctique, sur les îles de Nouvelle-Sibérie et dans le delta du Mackenzie au Canada[9]^,[10].

Les données géophysiques disponibles montrent qu'il y a environ 56 millions d'années, le taux de carbone dans l'air a brusquement augmenté, dont sous forme de CO₂ et très probablement de méthane (CH₄) issu de la fonte de pergélisol[11] (et peut-être notamment du permafrost antarctique, hypothèse déjà suggérée en 2012[12]), ce qui s'est accompagné d'une hausse des températures moyennes de 5 à 8 °C, causant des extinctions, des modifications de la flore et d'énormes migrations de la faune.

L'origine de cette anomalie climatique ou « maximum thermique » Paléocène-Éocène (dit PETM pour « Paleocene-Eocene thermal maximum »), toujours incertaine, intrigue les géologues et intéresse les climatologues.

La cause la plus probable est l'activité volcanique[2].

Des études présentées en 2016 au congrès annuel de la Geological Society of America s'appuient sur la découverte de matériaux vitreux, de perles sombres trouvés dans huit carottages de sédiments datés du moment où la température semble s'être emballée. Ces matériaux, d'origine extraterrestre sont généralement associés au choc d'un gros météore avec la croute terrestre. Les chercheurs avancent l'hypothèse qu'un impact de comète aurait initié le PETM, en perturbant le cycle du carbone, 10 millions d'années après qu'un évènement similaire, mais bien plus important, eut causé l'extinction des dinosaures non aviaires et de nombreuses autres espèces[13].

Concernant la résilience climatique, une étude de 2016 basée sur des analyses isotopiques du carbone piégé dans des carbonates sédimentaires de cette époque suggère qu'il a fallu 4 000 ans environ pour purger cet excès de carbone[14], ce qui indique que le puits de carbone a été ralenti d'un facteur 10 environ par rapport à aujourd'hui et que les écosystèmes ont besoin de temps pour se rééquilibrer après ce genre d'évènement, ce qui est inquiétant selon les auteurs de l'étude si l'on rapporte ce taux aux émissions contemporaines, en particulier concernant « la réponse adaptative des plantes et des animaux »[11].

La résilience écologique est plus difficile à mesurer et n'est pas encore bien caractérisée.