Les canyons sous-marins sont parmi les formations géologiques les plus spectaculaires et les plus fascinantes que l'on trouve sur nos planchers de l'océan, mais au niveau international, les scientifiques n'ont pas encore révélé bon nombre de leurs secrets, en particulier ceux situés dans des régions reculées de la terre comme les pôles nord et sud.
Maintenant, un article publié dans la revue Géologie marine a réuni le catalogue le plus détaillé à ce jour des canyons sous-marins antarctiques, identifiant un total de 332 réseaux de canyon qui atteignent dans certains cas des profondeurs de plus de 4 000 mètres.
Le catalogue, qui identifie cinq fois plus de canyons que les études précédentes, a été produite par les chercheurs David Ambers, du groupe de recherche consolidé sur les géosciences marines de la Faculté des sciences de la Terre de l'Université de Barcelone, et de Riccardo Arosio, du groupe de recherche sur les géosciences marines du Marine Geosciences Research Group à l'Université Cork.
Leur étude montre que les canyons sous-marins de l'Antarctique peuvent avoir un impact plus significatif que ce que l'on pensait auparavant sur la circulation océanique, l'amincissement de la glace et le changement climatique mondial, en particulier dans les zones vulnérables telles que la mer d'Amundsen et certaines parties de l'Antarctique orientale.
Canyons sous-marins: les différences entre l'est et l'ouest de l'Antarctique
Les canyons sous-marins qui forment des vallées sculptés dans le fond marin jouent un rôle décisif dans la dynamique des océans: ils transportent des sédiments et des nutriments de la côte vers des zones plus profondes, ils relient les eaux peu profondes et profondes et créent des habitats riches en biodiversité.
Les scientifiques ont identifié quelque 10 000 canyons sous-marins dans le monde, mais parce que seulement 27% du fond marin de la Terre a été cartographié en haute résolution, le total réel est probablement plus élevé. Et malgré leur valeur écologique, océanographique et géologique, les canyons sous-marins restent sous-explorés, en particulier dans les régions polaires.
« Comme ceux de l'Arctique, les canyons sous-marins de l'Antarctique ressemblent aux canyons dans d'autres parties du monde », explique Amberà. « Mais ils ont tendance à être plus grands et plus profonds en raison de l'action prolongée de la glace polaire et des immenses volumes de sédiments transportés par les glaciers vers le plateau continental. »
De plus, les canyons antarctiques sont principalement formés par des courants de turbidité, qui transportent les sédiments en suspension en aval à grande vitesse, érodant les vallées qu'ils traversent. En Antarctique, les pentes abruptes du terrain sous-marin combinées à l'abondance de sédiments glaciaires amplifient les effets de ces courants et contribuent à la formation de grands canyons.
La nouvelle étude d'Amberns et Arosio est basée sur la version 2 du tableau international bathymétrique de l'océan sud (IBCSO V2), la carte la plus complète et la plus détaillée du fond marin de cette région. Il utilise de nouvelles données bathymétriques à haute résolution et une méthode semi-automatisée pour identifier et analyser les canyons qui ont été développés par les auteurs. Au total, il décrit 15 paramètres morphométriques qui révèlent des différences frappantes entre les canyons en Antarctique oriental et occidental.
« Certains des canyons sous-marins que nous avons analysés atteignent des profondeurs de plus de 4 000 mètres », a expliqué Ambernà, du groupe de recherche consolidé sur les géosciences marines de la Faculté des sciences de la terre de l'UB. « Les plus spectaculaires sont en Antarctique oriental, qui se caractérise par des systèmes complexes de canyon ramifiés. Les systèmes commencent souvent par plusieurs têtes de canyon près du bord du plateau continental et convergent en un seul canal principal qui descend dans l'océan profond, traversant les gradients raides nets de la balle continentale. »
Arosio a noté: « Il était particulièrement intéressant de voir les différences entre les canyons dans les deux grandes régions de l'Antarctique, car cela n'avait pas été décrit auparavant. Les canyons antarctiques sont plus courts et plus raides, caractérisés par des sections transversales en forme de V. «
Selon Amberns, cette différence morphologique soutient l'idée que la calotte glaciaire de l'Antarctique orientale est originaire plus tôt et a connu un développement plus prolongé. « Cela avait été suggéré par des études de dossiers sédimentaires », a déclaré Amberà, « mais il n'avait pas encore été décrit dans la géomorphologie du fond marin. »
Arosio a également expliqué: « Grâce à la haute résolution de la nouvelle base de données bathymétrique – 500 mètres par pixel par rapport aux 1 à 2 kilomètres par pixel des cartes précédentes – nous pourrions appliquer des techniques semi-automatisées plus fiable pour identifier, profilé et analyser des canyons submarines.
« La force de l'étude réside dans sa combinaison de diverses techniques qui étaient déjà utilisées dans des travaux précédents mais qui sont désormais intégrés dans un protocole robuste et systématique. Nous avons également développé un script logiciel SIG qui nous permet de calculer une large gamme de paramètres morphométriques spécifiques au canyon en quelques clics. »
Canyons sous-marins et changement climatique
En plus d'être des accidents géographiques spectaculaires, les canyons antarctiques facilitent également l'échange d'eau entre l'océan profond et le plateau continental, permettant à l'eau froide et dense formée près des étagères de glace de s'écouler dans l'océan profond et forment ce qui est connu sous le nom d'eau de fond antarctique, qui joue un rôle fondamental dans la circulation océanique et le climat mondial.
De plus, ces canyons canalisent les eaux plus chaudes telles que les eaux profondes circumpolaires de la mer ouverte vers le littoral. Ce processus est l'un des principaux mécanismes qui entraînent la fusion basale et l'amincissement des étagères flottantes, qui sont elles-mêmes essentielles pour maintenir la stabilité des glaciers intérieurs de l'Antarctique. Et comme les Ambern et Arosio l'ont expliqué, lorsque les étagères s'affaiblissent ou s'effondrent, la glace continentale coule plus rapidement dans la mer et contribue directement à l'augmentation du niveau mondial de la mer.
L'étude d'Amberns et d'Arosio met également en évidence le fait que les modèles de circulation océanique actuels comme ceux utilisés par le panneau intergouvernemental sur le changement climatique ne reproduisent pas avec précision les processus physiques qui se produisent à des échelles locales entre les masses d'eau et les topographies complexes comme les canyons.
Ces processus, qui incluent la canalisation du courant, le mélange vertical et la ventilation en eau profonde, sont essentiels pour la formation et la transformation des masses d'eau froides et denses comme l'eau de fond antarctique. L'omission de ces mécanismes locaux limite la capacité que les modèles doivent prédire les changements dans la dynamique des océans et du climat.
Comme les deux chercheurs concluent, « c'est pourquoi nous devons continuer à recueillir des données bathymétriques à haute résolution dans des zones non mappées qui révélent sûrement de nouveaux canyons, collecteront les données d'observation in situ et via des capteurs à distance et continueront d'améliorer nos modèles climatiques pour mieux représenter ces processus et augmenter la fiabilité des projections sur les impacts du changement climatique. »
