Cachées sous la plus grande masse de glace sur Terre, des centaines de lacs sous-glaciaires forment une partie cruciale de la structure glacée de l'Antarctique, affectant le mouvement et la stabilité des glaciers, et influençant par conséquent l'élévation mondiale du niveau de la mer.
Grâce à une décennie de données du satellite Cryosat de l'Agence spatiale européenne, les chercheurs ont identifié 85 lacs inconnus auparavant plusieurs kilomètres sous la surface gelée entourant le pôle Sud. Cela augmente le nombre de lacs sous-glaciaires actifs connus en dessous de l'Antarctique de plus de la moitié à 231.
La recherche, publiée aujourd'hui Communications de la natureest significatif car les lacs sous-glaciaires actifs, qui s'écoulent et rechargent sur une base cyclique, offrent un aperçu rare de ce qui se passe bien sous la surface, à la base de la calotte glaciaire. La recherche a également identifié de nouvelles voies de drainage sous la calotte glaciaire, dont cinq réseaux de lacs sous-glaciaires interconnectés.
L'auteur principal de l'étude, Sally Wilson, chercheur doctoral à l'Université de Leeds, a expliqué que ce que nous savons sur les lacs sous-glaciaires et l'écoulement de l'eau est limité car ils sont enterrés sous des centaines de mètres de glace.
« Il est incroyablement difficile d'observer les événements de remplissage et de drainage du lac sous-glaciaire dans ces conditions, d'autant plus qu'ils prennent plusieurs mois ou des années pour remplir et égoutter. Seulement 36 cycles complets, depuis le début du remplissage sous-glaciaire jusqu'à la fin de la drainage, avait été observé dans le monde avant notre étude. Nous avons observé 12 événements de remplissage plus complets, portant le total à 48. »
Pourquoi les satellites comptent
C'est là que les satellites ont pu apporter des données précieuses à la recherche. Les observations de la Mission Cryosat, qui ont été lancées en 2010, ont pu produire un ensemble de données s'étendant de 2010 à 2020.
Le satellite Cryosat d'ESA, qui fait partie du programme FutureEO d'ESA, mesure l'épaisseur de la glace polaire et surveille les changements dans la hauteur des calottes glaciaires sur le Groenland et l'Antarctique et les glaciers dans le monde. Son instrument principal est un altimètre radar, qui peut détecter de minuscules variations de la hauteur de la surface de la glace et mesurer la hauteur de la surface de la mer.
En utilisant une décennie d'observations de Cryosat, les chercheurs ont détecté des changements localisés dans la hauteur de la surface glacée de l'Antarctique, qui monte et tombe lorsque les lacs se remplissent et s'écoulent à la base de la calotte glaciaire. Ils pouvaient ensuite détecter et cartographier les lacs sous-glaciaires et surveiller leurs cycles de remplissage et de drainage au fil du temps.
Anna Hogg, co-auteur de l'étude et professeur à l'Université de Leeds, a déclaré: « Il était fascinant de découvrir que les zones des lacs sous-glaciaires peuvent changer pendant différents cycles de remplissage ou de drainage.
Sally a expliqué que des observations comme celles-ci sont essentielles pour comprendre la dynamique structurelle des calottes glaciaires et comment elles affectent l'océan qui les entoure. « Les modèles numériques que nous utilisons actuellement pour projeter la contribution des calottes glaciaires entières à l'élévation du niveau de la mer n'incluent pas l'hydrologie sous-glaciaire. Ces nouveaux ensembles de données des emplacements, des étendus et des délais de changement de temps seront utilisés pour développer notre compréhension des processus qui entraînent l'écoulement de l'eau sous Antarctique. »
Martin portant, coordinateur de cluster Science Polar Science, a noté: « Cette recherche démontre à nouveau l'importance des données de la mission du cryosat pour améliorer notre compréhension des régions polaires et en particulier la dynamique des calottes glaciaires. Plus nous comprenons sur les processus complexes affectant la calotte glaciaire de l'Antarctique, y compris le flux de la fusion à la base de la feuille de glace, plus nous pourrons projeter sur le vaste niveau de la mer. »
Comment se forme un lac sous-glaciaire?
Les eaux de fusion sous-glaciaire se forment en raison de la chaleur géothermique de la surface du fondement de la Terre et de la chaleur de friction à mesure que la glace glisse sur le substratum rocheux. Cette eau de fusion peut se mettre en commun à la surface du substratum rocheux et s'écoule périodiquement. Ce flux d'eau a le potentiel de réduire le frottement entre la glace et le substratum rocheux sur lequel il se trouve, permettant à la glace de glisser plus rapidement dans l'océan.
Tous les lacs sous-glaciaires ne sont pas considérés comme actifs – beaucoup sont considérés comme stables car ils ne sont pas connus pour remplir ou s'écouler. Le plus grand lac sous-glaciaire connu est le lac Vostok sous la calotte glaciaire de l'Antarctique oriental, contenant environ 5 000 à 65 000 km cubes d'eau sous 4 km de glace (l'eau contenue dans le lac Vostok suffit pour remplir le Grand Canyon et le débordement d'au moins 25%). Bien que le lac Vostok soit considéré comme stable, si elle s'écoulait, cela aurait un impact sur la stabilité de la calotte glaciaire en antarctique, la circulation océanique entourée et les habitats marins et le niveau mondial de la mer.
Implications pour la modélisation du climat
Les cycles de remplissage et de drainage des lacs sous-glaciaires sont un ensemble de données important pour les modèles de glace et de climat. En surveillant de tels phénomènes, les scientifiques peuvent améliorer leur compréhension des interactions entre la calotte glaciaire, le fondement, l'océan et l'atmosphère, ce qui est essentiel pour comprendre la stabilité future des calottes glaciaires.
« L'hydrologie sous-glaciaire est une pièce manquante dans de nombreux modèles de calotte glaciaire », a déclaré Sally. « En mappant où et quand ces lacs sont actifs, nous pouvons commencer à quantifier leur impact sur la dynamique des glaces et à améliorer les projections de la future augmentation du niveau de la mer. »
