Avez-vous déjà imaginé à quoi ressemble l'Antarctique sous son épaisse couverture de glace? Caché ci-dessous se trouvent des montagnes robustes, des vallées, des collines et des plaines.
Certains pics, comme les montagnes transantarctiques imposantes, s'élèvent au-dessus de la glace. Mais d'autres, comme les montagnes sous-glaciaires mystérieuses et anciennes Gamburtsev au milieu de l'Antarctique orientale, sont complètement enterrées.
Les montagnes Gamburtsev sont similaires en échelle et en forme aux Alpes européennes. Mais nous ne pouvons pas les voir parce que les hauts pics alpins et les vallées glaciaires profonds sont enterrés sous des kilomètres de glace.
Comment sont-ils devenus? En règle générale, une chaîne de montagnes augmentera dans des endroits où deux plaques tectoniques s'affrontent. Mais l'est de l'Antarctique est tectoniquement stable depuis des millions d'années.
Notre nouvelle étude, publiée dans Lettres de science de la Terre et planétairerévèle comment cette chaîne de montagne cachée a émergé il y a plus de 500 millions d'années lorsque le supercontinent Gondwana s'est formé à partir de plaques tectoniques en collision.
Nos résultats offrent de nouveaux informations sur la façon dont les montagnes et les continents évoluent sur le temps géologique. Ils aident également à expliquer pourquoi l'intérieur de l'Antarctique est resté remarquablement stable pendant des centaines de millions d'années.
Un secret enterré
Les montagnes de Gamburtsev sont enterrées sous le point le plus élevé de la calotte glaciaire de l'Antarctique oriental. Ils ont d'abord été découverts par une expédition soviétique utilisant des techniques sismiques en 1958.
Parce que la chaîne de montagnes est complètement recouverte de glace, c'est l'une des caractéristiques tectoniques les moins comprises de la Terre. Pour les scientifiques, c'est profondément déroutant. Comment une telle chaîne de montagnes massive pourrait-elle encore être préservée au cœur d'un continent ancien et stable?
La plupart des grandes chaînes de montagne marquent les sites des collisions tectoniques. Par exemple, l'Himalaya augmente encore aujourd'hui alors que les plaques indiennes et eurasiennes continuent de converger, un processus qui a commencé il y a environ 50 millions d'années.
Les modèles tectoniques de plaque suggèrent que la croûte formant désormais l'est de l'Antarctique provenait d'au moins deux grands continents il y a plus de 700 millions d'années. Ces continents étaient séparés par un vaste bassin océanique.
La collision de ces masses terrestres a été la clé de la naissance de Gondwana, un supercontinent qui comprenait ce qui est maintenant l'Afrique, l'Amérique du Sud, l'Australie, l'Inde et l'Antarctique.
Notre nouvelle étude soutient l'idée que les montagnes de Gamburtsev se sont formées pour la première fois lors de cette ancienne collision. Le choc colossal des continents a déclenché le flux de roche chaude et partiellement fondu sous les montagnes.
Alors que la croûte s'épaississait et chauffait pendant le bâtiment des montagnes, elle est finalement devenue instable et a commencé à s'effondrer sous son propre poids.
Profes sous la surface, les rochers chauds ont commencé à couler latéralement, comme le dentifrice serré à partir d'un tube, dans un processus connu sous le nom de propagation gravitationnelle. Cela a provoqué l'effondrement partiellement des montagnes, tout en préservant une «racine» crustale épaisse, qui s'étend dans le manteau terrestre en dessous.
Capsules de temps cristallin
Pour reconstituer le timing de cette montée et de cette chute dramatiques, nous avons analysé de minuscules grains de zircon trouvés dans les grès déposés par les rivières qui découlent des anciens montagnes il y a plus de 250 millions d'années. Ces grès ont été récupérés des montagnes du prince Charles, qui sortaient de la glace à des centaines de kilomètres.
Les zircons sont souvent appelés «capsules temporelles» car elles contiennent de minuscules quantités d'uranium dans leur structure cristalline, qui se désintègre à un rythme connu et permet aux scientifiques de déterminer leur âge avec une grande précision.
Ces grains de zircon préservent un record de la chronologie de la construction de montagnes: les montagnes de Gamburtsev ont commencé à augmenter il y a environ 650 millions d'années, ont atteint l'Himalaya Heights il y a 580 millions d'années et ont connu une fonte et un flux crustaux profonds qui se sont terminés il y a environ 500 millions d'années.
La plupart des chaînes de montagnes formées par les collisions continentales sont finalement usées par l'érosion ou remodelées par des événements tectoniques ultérieurs. Parce qu'ils ont été conservés par une couche profonde de glace, les montagnes sous-glaciaires de Gamburtsev sont l'une des ceintures de montagne les mieux conservées sur Terre.
Bien qu'il soit actuellement très difficile et coûteux de percer la glace épaisse pour goûter directement les montagnes, notre modèle propose de nouvelles prévisions pour guider l'exploration future.
Par exemple, un travail sur le terrain récent près du glacier de Denman sur la côte de l'est de l'Antarctique a découvert des roches qui peuvent être liées à ces anciennes montagnes. Une analyse plus approfondie de ces échantillons de roches aidera à reconstruire l'architecture cachée de l'Antarctique orientale.
L'Antarctique reste un continent plein de surprises géologiques, et les secrets enterrés sous sa glace ne font que se révéler.
