Une étude récente dans Géoscience de la nature Offre de nouvelles perspectives importantes sur le rôle caché des eaux souterraines anciennes sous le fond de l'océan – et comment elle peut interagir avec les calottes glaciaires et l'augmentation du niveau de la mer pendant les changements climatiques passés.
Les eaux souterraines sont une source vitale d'eau douce, fournissant près de la moitié des besoins intérieurs mondiaux. Mais une grande partie de cette eau – entre 42% et 85% – est en fait des eaux souterraines fossiles, qui ont coulé dans le sol il y a plus de 11 700 ans, avant le début de la période géologique actuelle connue sous le nom de l'Holocène.
Cette ancienne eau souterraine est non seulement difficile à reconstituer, mais aussi de plus en plus vulnérable à la pollution ou à la salinisation moderne par le mélange d'eau de mer. Pour protéger cette ressource vitale, il est important de comprendre combien de temps il reste sous terre et comment il se déplace et change avec le temps.
« Dans les régions autrefois couvertes par de vastes calculs glaciaires et glaciers, les eaux souterraines fossiles peuvent avoir été façonnées par des changements spectaculaires dans le niveau de la mer et le mouvement de corps glacés massifs », explique Wei-Li Hong, Département des sciences géologiques de l'Université de Stockholm et l'un des chercheurs derrière l'étude.
« Il y a des études qui suggèrent que ce flux souterraine profond pourrait aider à déstabiliser les calottes glaciaires ou à accélérer leur fusion. Cependant, ces zones sont difficiles à atteindre, il y a donc eu très peu de preuves directes du terrain pour soutenir ces idées – jusqu'à ce que maintenant », poursuit-il.
Dans l'étude menée par le doctorat. L'étudiante Sophie Ten Hietbrink et son superviseur Wei-Li Hong, toutes deux du Département des sciences géologiques de l'Université de Stockholm, l'équipe a utilisé une nouvelle méthode pour enquêter sur cette question. Au lieu de percer directement sous les glaciers, ils ont regardé à quel point les eaux souterraines anciennes coulent dans l'océan – une indication que l'eau provenait probablement de la fonte glaciaire il y a des milliers d'années.
En travaillant avec des scientifiques de la Norvège, de la Pologne et de l'Allemagne, l'équipe a collecté des échantillons de liquide dans le fond marin au large de la côte norvégienne du nord, à la marge de Lofoten-Vesterålen. À une profondeur d'eau de 760 mètres sous le niveau de la mer, les chercheurs ont documenté des eaux souterraines rafraîchies émergeant du fond marin – une forte indication qu'elle provenait de processus glaciaires datant potentiellement des milliers d'années.
« En analysant la teneur en radiocarbone des eaux souterraines fossiles, un marqueur temporel pour son dernier contact atmosphérique, nous avons pu fournir des contraintes de temps précises sur le flux des eaux souterraines », explique Sophie Ten Hietbrink, Ph.D. Étudiant au Département des sciences géologiques de l'Université de Stockholm.
« Nous avons constaté que les eaux souterraines fossiles ont changé sa composition après la retraite de la calotte glaciaire du fennoscanen. Lorsque cette région a été recouverte d'un glacier épais d'un kilomètre de haut, de l'eau de fonte des espaces souterrains remplis de glace. Après l'effondrement de la calotte glaciaire et de la mer Rose, cette eau souterraine douce a été progressivement remplacée par l'eau de mer », a-t-elle continué.
L'étude fournit, pour la première fois, une chronologie détaillée montrant comment les eaux souterraines fossiles se sont coulées dans l'océan et comment elle a été influencée par les changements glaciaires, même des dizaines de kilomètres au large. Les résultats confirment non seulement lorsque la composition des eaux souterraines a changé, mais montrent également qu'une fois que le glacier a cessé de fournir des eaux de fonte douce, les eaux souterraines restantes sont rapidement devenues vulnérables au mélange avec l'eau de mer.
Ces résultats ont des implications à grande envergure pour comprendre la stabilité des glaciers, selon les chercheurs, ainsi que la compréhension de l'approvisionnement en nutriments, la santé des écosystèmes marins et la quantité de carbone que l'océan côtier peut absorber.
« Ce travail est particulièrement important pour le climat de réchauffement d'aujourd'hui, car de nombreux glaciers du Groenland, de l'Antarctique et du Svalbard se retirent déjà. Des recherches continues sur les systèmes des eaux souterraines sous-marins dans ces régions aideront les scientifiques à mieux comprendre comment les feuilles de glace et les eaux souterraines interagissent à l'avenir », explique Wei-Li Hong.
