Caché sous la glace antarctique se trouve un système de lacs et de cours d'eau. Une équipe de recherche, y compris les chercheurs de l'ETH, a pour la première fois observé directement les cours d'eau sous-glaciaires de l'Antarctique occidental. Leur étude, publiée dans Géoscience de la naturemontre comment les événements d'inondation individuels influencent la fusion de la glace.
À l'automne de 2021, une équipe internationale de chercheurs de la plate-forme scientifique antarctique de la Nouvelle-Zélande s'est dirigée vers le pôle Sud. Leur destination était la plate-forme de glace Ross dans l'ouest de l'Antarctique, une calotte glaciaire flottante environ 10 fois la taille de la Suisse. La Nouvelle-Zélande exploite la station de recherche Scott sur la côte depuis 1957.
De là, l'équipe d'expédition a continué le sud. Deux semaines et 1 200 kilomètres plus tard, ils ont atteint leur destination sur le flux de glace Kamb, un glacier de 350 km de long, 100 km de large et plusieurs centaines de mètres de profondeur qui s'étend de l'intérieur de l'Antarctique vers la mer, rencontrant le plateau de glace ros sur la côte.
Forage d'eau chaude à travers la glace antarctique
Dans cet emplacement éloigné sur la glace permanente, l'équipe de soutien a construit une station de recherche temporaire avec sa propre piste d'atterrissage et un logement de tente pour 26 personnes. Les scientifiques ont utilisé les conditions favorables de l'été antarctique pour leurs travaux de recherche, avec des températures de -10 ° C, des vents légers et une lumière du jour 24h / 24.
Forage à 500 mètres à travers la calotte glaciaire jusqu'au continent antarctique en dessous, ils ont rencontré de l'eau et de la roche sédimentaire. Pour le forage d'eau chaude, ils ont utilisé une buse à haute pression et une eau à 80 ° C. Avec un diamètre de 30 cm, le forage était suffisamment grand pour abaisser une caméra et divers équipements de mesure dans les profondeurs pour explorer les conditions à la base du flux de glace.
« Nous avons frappé de l'eau à la fin du forage et avec l'aide de notre appareil photo, nous avons même découvert une école de créatures de type homard, à 400 kilomètres de l'océan Open », rapporte que le chef de l'expédition Huw Horgan, qui travaille en tant que chercheur chez Eth Zurich et le Swiss Institute fédéral pour la forêt, la neige et le paysage de la recherche WSL sous le professeur Daniel Farinotti pendant deux années.
Le forage est une étape scientifique: les chercheurs soupçonnent longtemps que l'eau s'écoule sous la calotte glaciaire. L'eau existe en raison de la chaleur géothermique et d'autres facteurs, et les scientifiques avaient déjà découvert plusieurs centaines de lacs sous les calottes glaciaires de l'ouest et de l'est de l'Antarctique à l'aide de satellites.
Mais les cours d'eau dans les profondeurs des calottes glaciaires détiennent toujours de nombreux secrets. Le trou de forage à travers le ruisseau de glace Kamb est la toute première tentative réussie d'observer un tel cours d'eau rencontrant de près la cavité océanique sous-glacée.
Véritables inondations sous la glace
Les chercheurs ont utilisé leur équipement de mesure pour analyser les propriétés du cours d'eau, y compris la température, la salinité et la teneur en sédiments. En utilisant un sondeur d'écho, ils ont pu estimer que la coupe transversale du canal de glace qui porte à l'eau soit d'environ 100 à 200 mètres.
L'écoulement sous-glaciaire ne doit pas être considéré comme une rivière à écoulement rapide. C'est en fait un plan d'eau raisonnablement calme, et la majeure partie de l'eau vient de la mer. Seule une petite quantité – moins d'un mètre cube par seconde – est de l'eau fraîche, c'est-à-dire de l'eau qui coule vers la mer sous le ruisseau de glace Kamb.
« Cette quantité d'eau est beaucoup plus petite que ce que les modèles existants avaient prédit », note Horgan, résumant une conclusion clé de l'étude.
Pas moins important pour l'équipe de recherche est un deuxième résultat: le cours d'eau sous-glaciaire ne circule pas en continu; Au lieu de cela, son cours fluctue considérablement au fil du temps. « Nous soupçonnons que l'eau provient de lacs sous-glaciaires en amont. Ces lacs se remplissent et se vident dans certains cycles. Quand ils se vident, un flot d'eau se précipite vers la mer », explique Horgan.
Les chercheurs ont prouvé que de tels événements d'inondation se produisent en fait en analysant des échantillons de sédiments à partir du sol sous le cours d'eau de glace. Selon ces résultats, de grands événements d'inondation se produisent environ tous les 10 ans. De plus, il peut y avoir des événements d'inondation plus petits que les chercheurs ne peuvent pas prouver en utilisant des méthodes actuelles.
Fondations importantes pour la recherche climatique
L'étude de l'équipe internationale de chercheurs est un tremplin vers une meilleure compréhension des cours d'eau sous la calotte glaciaire antarctique. Dans le même temps, cela aidera les conséquences du réchauffement climatique à évaluer de manière plus fiable au cours des prochaines décennies.
Les processus de fusion dans le plateau de glace antarctique sont une cause importante de l'augmentation prévue du niveau de la mer. En effet, la plate-forme de glace Ross et d'autres formations de plate-forme de glace agissent comme une barrière, retenant les ruisseaux de glace sur le continent antarctique et les empêchant de fondre alors qu'ils s'écoulent dans la mer.
« Les cours d'eau sous-glaciaires jouent un rôle central dans la fusion de la plate-forme de glace », souligne Horgan. « Nos résultats sont donc une condition préalable au développement de nouveaux modèles qui décrivent la fusion de la plate-forme de glace et prédisent encore plus précisément l'élévation du niveau de la mer. »
Conséquences du réchauffement climatique
Les changements dans la couverture de glace au pôle Sud de la Terre restent un problème clé dans la recherche sur le climat mondial. Le chercheur polaire Horgan retournera en Antarctique dans le sud de l'été 2025/2026.
Au cours de cette expédition, l'équipe de recherche espère collecter des données qui documentent le comportement à long terme de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. En particulier, l'accent sera mis sur les périodes plus chaudes, telles que celles que la Terre connaîtra dans les prochaines décennies et siècles.
