Plus tôt en 2025, UNSW Sydney Ph.D. La candidate Christina Schmidt a soumis sa thèse – du pont du brise-glace de plusieurs milliards de dollars d'Australie, juste à côté de la côte orientale de l'Antarctique.
Les recherches de Schmidt examinent l'eau de fond antarctique, qui est la masse d'eau froide et dense qui se forme près de l'Antarctique et entraîne la circulation profonde de l'océan de la Terre. Cependant, son voyage vers le sud ne concernait pas son propre projet, il s'agissait d'acquérir de l'expérience dans l'une des parties les plus dures et les moins comprises de la planète.
Au cours de la semaine précédant la soumission de sa thèse, elle avait parcouru des milliers de kilomètres à travers l'océan Austral de Hobart à l'Antarctique. Schmidt était l'un des 60 scientifiques à bord du brise-glace d'Australie, le RSV Nuyina, sur le voyage de Denman Marine.
Le voyage scientifique, soutenu par 47 autres équipes et 19 employés, a exploré le glacier de Denman, qui est le glacier le plus rapide en Antarctique oriental. Ce fut la première mission scientifique marine à grande échelle pour la Nuyina. À bord se trouvaient des laboratoires avancés, des systèmes de sonar, ainsi que des laboratoires modulaires de contenant des expéditions.
Schmidt a mené des titrages – une méthode utilisée pour mesurer la quantité de produits chimiques dans l'eau de mer. En tant qu'assistante de l'équipe d'hydrochimie, elle a analysé les niveaux d'oxygène dans l'océan Austral à partir de l'un des laboratoires des contenus d'expédition.
L'opération 24/7 a duré près de deux mois, en tant que collaboration entre les quatre grandes organisations de recherche en Antarctique d'Australie: le programme australien antarctique, le partenariat australien du programme antarctique, la sécurisation de l'avenir environnemental de l'Antarctique et le Centre australien d'excellence en sciences antarctiques.
Peu de temps avant de soumettre son dernier manuscrit, Schmidt a été accueillie par son premier aperçu d'un iceberg antarctique – un moment où elle avait attendu des années.
Elle dit que ses premiers jours au Glacier de Denman étaient probablement le meilleur de sa vie.
« Chaque jour, il y avait quelque chose de nouveau: les pingouins secoulaient sur les floes, ou un iceberg vert jade – que je n'avais jamais vu auparavant. »
L'Antarctique n'est pas un endroit facile à atteindre, sans parler de l'étude. L'océan Austral qui l'entoure est brutal – les eaux ne sont pas bloquées par la terre, donc les vents durs balaient autour et autour du continent. Parfois, cela peut atteindre des vitesses de centaines de kilomètres à l'heure.
La terre elle-même a un climat extrême, contient des écosystèmes fragiles et est forgé de sensibilités politiques.
L'Antarctique est également quelque peu un oracle pour l'avenir de la Terre. Ses calches glaciaires affectent directement le niveau de la mer. L'océan sud entraîne le système climatique mondial.
La capacité du RSV Nuyina à atteindre de nouveaux sites cette année était due en partie à la réduction de la glace de mer radicale – un signe de changement.
« La couverture de glace de mer lorsque nous y étions était 70% inférieure à la moyenne », explique Schmidt.
« L'année dernière, un autre brise-glace d'Allemagne n'a même pas pu s'approcher du glacier à cause de la glace de mer. »
La glace de mer est importante pour de nombreuses raisons, dont une seule est un habitat essentiel pour diverses espèces, notamment le krill, les phoques et les pingouins.
Pour les pingouins empereurs, cet habitat est vital pour les poussins reproducteurs.
La glace de mer dans la mer de Bellingshausen de l'ouest de l'Antarctique était si faible pendant les mois les plus chauds de la fin 2022 que les bébés pingouins empereurs de quatre des cinq colonies sont morts avant de pouvoir développer des plumes imperméables, nager ou se chasser.
Cet événement a été qualifié de «défaillance de reproduction catastrophique».
L'Antarctique est régie par le système traité antarctique. Signé en 1959, il a déclaré le continent une réserve naturelle, consacrée à la paix et à la science. Ainsi, alors que la région reste l'une des frontières les plus difficiles de la science moderne, elle favorise également un environnement très coopératif.
De retour à bord de la Nuyina, lorsque les températures ont plongé à –25 ° C, les tuyaux se sont figés dans le laboratoire que Schmidt travaillait et les caisses contenant les bouteilles d'échantillon sont restées coincées dans de la glace au sol.
« L'eau a également cessé de courir. Mais nous l'avons fait fonctionner », dit Schmidt, « avec des gens de chaque partie du navire qui intervient. »
Les scientifiques ont travaillé dans des quarts de 12 heures, partageant souvent des cabines avec des horaires opposés pour assurer l'espace personnel. Quatre repas quotidiens, l'entretien ménager et même la laitue fraîche de l'iceberg jusqu'à ce que les derniers jours du voyage fassent l'expédition une maison dans l'une des régions les plus dures de la Terre.
Et le dernier jour des opérations scientifiques près de l'Antarctique, dans les eaux de plus de quatre kilomètres de profondeur, les scientifiques ont mesuré de la fond de l'Antarctique.
« Je l'avais modélisé pendant des années », explique Schmidt. « Et puis, à la fin, j'ai pu mesurer l'eau de fond réelle. »
Sonder la matière noire
« Il y a tout un écosystème en Antarctique que nous comprenons à peine », explique le professeur Belinda Ferrari. Elle est microbiologiste environnemental à l'UNSW qui a passé plus d'une décennie à explorer les secrets cachés dans les sols graveleux sans glace près de la station de Casey – l'un des trois avant-postes de recherche permanentes en Antarctique.
Alors que seulement 0,3% de l'Antarctique est sans glace en été, le professeur Ferrari affirme que cette fraction a une grande importance écologique et scientifique.
« Toute l'activité est concentrée sur le bord du continent », dit-elle.
«C'est là que sont tous les animaux. C'est là que sont toutes les stations de recherche.
« C'est là que nous avons regardé l'écologie. »
Elle dit que les microbes sont la forme de vie dominante en Antarctique. En passant à travers la saleté, elle a trouvé au moins 20 nouvelles espèces qui peuvent contenir des protéines antigel ou de nouveaux antibiotiques.
Certaines de ces espèces réécrivent les règles de vie elle-même – prof. Ferrari a précédemment découvert des microbes qui survivent en l'absence de soleil, tirant leur énergie directement à partir de gaz traces dans l'air.
« Ils récupérent l'hydrogène et le monoxyde de carbone », explique le professeur Ferrari. «Ce processus – la chimiosynthèse atmosphérique – les fait persister à travers de longs hivers sombres.
« Ensuite, en été, quand il fait un peu plus chaud, ils ont suffisamment d'énergie pour se développer. »
Ces découvertes ont des implications au-delà de l'Antarctique.
« Nous travaillons avec des scientifiques de la NASA pour déterminer les limites biologiques de la vie – car notre découverte de bactéries vivant de l'air est le modèle écologique le plus prometteur pour la vie martienne dans le passé actuel ou récent », a déclaré le professeur Ferrari.
Elle dit qu'elle a au moins une autre décennie de travail devant elle.
«Nous examinons la température, le rayonnement, la dessiccation.
« Il s'agit de comprendre comment la vie perdure et ce que cela pourrait signifier. »
Une lueur d'en bas
L'un des anciens étudiants honneurs du professeur Ferrari à l'UNSW, Alinta Furnell, a emmené des champignons antarctiques dans une frontière différente: la biotechnologie.
Les recherches de Furnell sur la génomique comparative se sont concentrées sur un seul champignon antarctique. Elle a analysé son ADN aux côtés d'autres extrémophiles de la mer profonde ainsi que des environnements plus tempérés.
L'organisme avait un arsenal génétique pour produire de nouveaux composés, dont certains sont potentiellement thérapeutiques. Elle a également découvert que le champignon était intensément autofluorescent, ce qui signifie qu'il brille vivement sous la lumière UV.
« Il n'est pas courant pour les champignons de le faire, donc nous ne savons pas complètement pourquoi celui-ci le fait », explique Furnell.
Cependant, elle a également réussi à identifier les voies de production d'acides aminés de type mycosporine – des composés naturels qui sont déjà utilisés dans les écrans solaires en raison de leurs propriétés de protection UV.
« Nous avons testé et prouvé que le champignon a la voie pour les fabriquer », explique Furnell.
« Et c'était excitant, réfléchir à la façon dont quelque chose a évolué en Antarctique pourrait avoir de telles applications pratiques. »
Aujourd'hui, Furnell est un conférencier auxiliaire de l'UNSW qui dirige Biotech Ventures canalisant la science en solutions réelles.
Regarder le sauvage… de loin
Les microbiologistes et les océanographes ne sont pas les seuls scientifiques à sonder les royaumes cachés de l'Antarctique.
Le professeur Tracey Rogers de l'UNSW a autrefois étudié la dynamique prédatrice-proue dans la glace de pack de première main. Mais, dit-elle, les priorités changeantes dans la recherche en antarctique ont rendu l'écologie comportementale basée sur le terrain plus difficile à soutenir.
« Au cours de ma carrière de 30 ans, le taux de réussite pour sortir sur le terrain a été une bonne année sur trois », a déclaré le professeur Rogers.
« Maintenant, les programmes de doctorat sont plus courts, les jalons sont plus stricts. Il est donc trop risqué de baser tout votre projet pour y arriver. »
La logistique du travail sur le terrain en Antarctique est complexe et coûteuse. Seuls quelques chercheurs sélectionnés ont la chance d'aller vers le sud et de rester sur la glace. Et même alors, le professeur Rogers dit que l'accès à l'hélicoptère dont ils ont besoin pour accéder (et quitter) les bords de glace sont rares. Sans ce soutien, travailler dans les zones riches en faune du continent est trop dangereuse.
C'est un défi pour son propre doctorat. Les étudiants, dont certains étudient les mammifères et oiseaux marins de l'Antarctique. Le professeur Rogers leur conseille de diversifier leurs méthodes.
« Il est plus probable que nous travaillions sur des ensembles de données, puis essayons de vous amener à l'Antarctique comme une » gâterie « », dit-elle.
« Et si vous voulez dériver dans les floes de glace, vous avez une meilleure chance de le faire en travaillant avec l'industrie du tourisme. Parce que c'est ce qu'ils font – ils sortent dans de petits bateaux dans la glace de la meute. »
Une terre de mystère durable
L'Antarctique est un laboratoire éloigné mais important – en train de mettre en place le passé, le présent et le futur de la Terre à travers les glaciers, la faune, les microbes et les trésors génétiques cachés.
Alors, où d'ici? Pour Schmidt, c'est un rôle postdoctoral à l'autre extrémité polaire du monde, modélisant la façon dont les glaciers du Groenland fondent. Pour le professeur Ferrari, il continue de cartographier les limites de la vie sur Terre et au-delà. Pour Furnell, cela traduit la biologie en produits biotechnologiques. Et pour le professeur Rogers, cela aide les étudiants à trouver leur propre chemin à travers les paysages changeants de la glace et de la recherche.
Tout en vivant à bord du brise-glace pendant des semaines, Schmidt a trouvé sa santé mentale dans la glace de mer, la faune et le calme.
« Je me réveillais, mettais tout mon équipement et je sors. Je pouvais regarder des icebergs et des pingouins pendant des heures », dit-elle.
Contrairement aux voyages précédents où la communication signifiait l'e-mail occasionnel, Schmidt dit qu'elle pourrait appeler une vidéo de sa famille, y compris la prise de son grand-père de près de 90 ans lors d'une visite en direct de la glace de mer.
En réfléchissant à ses propres recherches ainsi qu'à son rôle dans une expédition scientifique, elle dit que la coopération est cruciale pour construire la science antarctique et la rendre utile.
« Cela fonctionne mieux lorsque les gens sont prêts à collaborer entre les disciplines et les antécédents. »
