Une étude, dont les résultats intitulés «The Anthropocene is functionally and stratigraphically distinct from the Holocene» ont été publiés dans la revue Science, a permis de montrer que, d’un point de vue stratigraphique, l’Anthropocène se distingue clairement comme une nouvelle époque, initiée durant de la seconde moitié du XXe siècle et caractérisée par l’apparition de nouveaux géo-matériaux et radionucléides, par l'augmentation des concentrations atmosphériques en gaz à effet de serre, ainsi que par la dissémination globale d'espèces non-indigènes.

Rappelons tout d'abord que l’Anthropocène est un concept qui a été inventé pour désigner, au sein de l’échelle des temps géologiques, l'époque dominée par l’Homme. Jusqu'ici, pour établir une signature stratigraphique qui le distingue nettement de l’Holocène, plusieurs propositions ont été formulées: ainsi, le début de l’Anthropocène pourrait correspondre entre autres à «l’expansion dès le Néolithique de l’agriculture et de la déforestation», à «l’échange colombien d’espèces entre l’ancien et le nouveau monde au XVe et XVIe siècles», à «la révolution industrielle de 1800» et à «la 'grande accélération' liée à l’explosion démographique et à l’industrialisation initiées au milieu du XXe siècle».

Afin de rechercher les éléments, qui «dans les sédiments (marins, lacustres ou continentaux) et les calottes glaciaires» pourraient prouver «que les activités humaines ont suffisamment modifié le système terrestre», l'étude ici présentée a réalisé une vaste synthèse bibliographique «portant sur les signatures sédimentaires, géochimiques, climatiques et biologiques des activités humaines enregistrées dans les sédiments et les carottes de glace». Il est ainsi apparu «que les signatures enregistrées dans les sédiments et carottes de glace récents diffèrent clairement de celles enregistrées dans les sédiments plus anciens».

Plus précisément, «les dépôts sédimentaires récents contiennent de nouveaux minéraux et types de roches, dont la présence reflète la dissémination rapide à partir de 1950 de géo-matériaux (matériaux fabriqués à partir de matériaux géologiques) comme l’aluminium, le béton et les plastiques». Ils «contiennent également de la suie, des cendres inorganiques et des particules sphériques carbonacées issues de la combustion d’hydrocarbures fossiles, dont les concentrations ont augmenté de manière quasi-synchrone à l’échelle mondiale vers 1950».

Les sédiments contiennent aussi «des quantités élevées d’hydrocarbures aromatiques polycycliques et de polychlorobiphényles issus de processus industriels ainsi que de résidus de pesticides» et présentent «une augmentation du rapport ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb due à l’usage, à partir de 1945 environ, de carburants au plomb». De plus, de nouveaux radionucléides comme le plutonium sont détectés: «l’explosion de la bombe atomique Trinity à Alamogordo (Nouveau-Mexique) le 16 juillet 1945 a engendré des retombées radioactives locales de 1945 à 1951, tandis que les tests de bombes thermonucléaires ont produit un signal global de 1952 à 1980 ("pic nucléaire") d’excès en ¹⁴C, ²³⁹Pu et d’autres radionucléides artificiels, dont la concentration culmine en 1964».

Pour leur part, «les sédiments lacustres montrent une signature globale élevée en azote et phosphore et les glaces du Groenland des taux de nitrate jamais atteints depuis les derniers 100 000 ans, du fait de l’usage récurrent d’engrais artificiels au cours du dernier siècle».

Par ailleurs, «les analyses des carottes de glace montrent que les concentrations atmosphériques en CO₂ et CH₄ dévient de leurs niveaux précédents, dont ceux du Quaternaire, à partir de 1850 environ, et de manière plus marquée vers 1950, les cernes d’arbres et les biocarbonates (coquilles de mollusques et coraux) enregistrant dans le même temps une chute du δ¹³C qui indique que l’on brûle moins de bois et plus d’hydrocarbures fossiles».

Pour ce qui concerne les signatures climatiques, un enrichissement mineur en δ¹⁸O des glaces du Groenland est observé à partir de 1900 environ «dans les carottes de glace indiquant que la température moyenne globale a augmenté de 0.6 à 0.9°C de 1900 à aujourd’hui, dépassant la gamme de variation des derniers 14 000 ans».

Enfin, «le contenu en reste biologique des carottes de sédiments (dépôts archéologiques et paléontologiques) montre que les changements affectant la biodiversité sont également marqués», puisque, d'une part, «les taux d’extinction d’espèces ont nettement augmenté à partir du XIX^e siècle et dépassent aujourd’hui de loin la tendance à long terme qui était en vigueur avant le XVI^e siècle» et, d'autre part, «les communautés écologiques ont été modifiées sur l’ensemble de la planète du fait d’un échange global d’espèces».

Il en résulte que cette étude, qui «démontre à quel point l’humanité est impliquée dans des changements rapides et profonds du système terrestre», aboutit «à proposer une formalisation de l’Anthropocène en tant que nouvelle époque géologique, avec un démarrage (restant à identifier) situé durant la seconde moitié du XX^e siècle».