Ran, un véhicule sous-marin autonome, a été programmé pour plonger dans la cavité de la plate-forme de glace Dotson de l'Antarctique occidental et analyser la glace qui se trouve au-dessus. L'expédition a été menée dans les régions de glace dérivante de la région en 2022. Crédit : Filip Stedt
Les premières cartes complètes de la face inférieure d'un glacier, créées à l'aide d'un véhicule sous-marin autonome, donnent un aperçu des changements potentiels futurs du niveau de la mer.
Une équipe de recherche internationale a utilisé un véhicule sous-marin autonome, Ran, pour créer des cartes détaillées de la face inférieure de la plate-forme de glace de Dotson en Antarctique. Leurs découvertes révèlent de nouveaux modèles et caractéristiques qui remettent en question les hypothèses précédentes sur la fonte des glaciers. Cette étude souligne l'importance des données sous la glace pour prédire l'élévation future du niveau de la mer et démontre des progrès significatifs dans la compréhension de la complexité des plates-formes de glace.
Une équipe de recherche internationale a utilisé un véhicule sous-marin autonome pour étudier un glacier en Antarctique, produisant les premières cartes détaillées du dessous d'une plate-forme de glace et découvrant des indicateurs d'une élévation potentielle du niveau de la mer.
Les résultats sont rapportés dans la revue Progrès scientifiques.
« Nous avons déjà utilisé des données satellite et des carottes de glace pour observer l’évolution des plateaux de glace au fil du temps », explique Anna Wåhlin, professeure d’océanographie à l’université de Göteborg et auteure principale de l’étude. « En faisant naviguer le submersible dans la cavité, nous avons pu obtenir des cartes haute résolution de la face inférieure de la glace. C’est un peu comme voir l’arrière de la Lune pour la première fois. »
« Notre capacité à projeter l'avenir du littoral mondial face à la montée du niveau de la mer dans un monde qui se réchauffe dépend essentiellement des données que nous obtenons sous les plateformes de glace de l'Antarctique », ajoute David Holland, professeur au Courant Institute of Mathematical Sciences de l'Université de New York et l'un des auteurs de l'étude.
Déploiement et collecte de données
Les scientifiques ont programmé Ran, un véhicule sous-marin autonome, pour plonger dans la cavité de la plate-forme de glace Dotson, épaisse de 350 mètres et située dans l'Antarctique occidental, et pour scanner la glace au-dessus avec un système de sonar avancé. La plate-forme de glace Dotson est considérée comme ayant un impact potentiellement important sur l'élévation future du niveau de la mer en raison de sa taille et de son emplacement.
Pendant 27 jours, le sous-marin a parcouru plus de 1 000 kilomètres (620 miles) en aller-retour sous le glacier, atteignant 17 kilomètres (10,5 miles) dans la cavité afin de capturer les phénomènes qui l'entourent.
Un système de sonar multifaisceaux avancé a été utilisé pour cartographier la base de la glace à une distance d'environ 50 mètres. Crédit : Anna Wåhlin/Science Advances
Grâce aux données recueillies par Ran, les scientifiques ont pu mesurer pour la première fois les courants sous le glacier et prouver pourquoi la partie occidentale de la plate-forme de glace de Dotson fond si vite. Les cartes de Ran ont montré, sans surprise, que le glacier fond plus rapidement là où de forts courants sous-marins érodent sa base et, en particulier, une fonte très élevée au niveau des fractures verticales qui s'étendent à travers le glacier.
Mais les résultats ont également révélé de nouveaux modèles à la base du glacier qui soulèvent des questions troublantes. La base n'est pas lisse, mais on y trouve un paysage glaciaire composé de pics et de vallées avec des plateaux et des formations ressemblant à des dunes de sable. Les chercheurs suggèrent que ces formations pourraient avoir été formées par l'écoulement de l'eau sous l'influence de la rotation de la Terre.
Conséquences des résultats
« La rotation de la Terre est essentielle pour comprendre la plupart des phénomènes du système climatique, notamment les ouragans et autres phénomènes météorologiques violents », explique Holland. « Il semble que ces caractéristiques exotiques sous la glace soient également étroitement contrôlées et façonnées par la rotation de la Terre. »
« Les cartes produites par Ran représentent une avancée considérable dans notre compréhension des plateformes de glace de l’Antarctique », ajoute Karen Alley, glaciologue à l’Université du Manitoba et co-auteure de l’étude. « Nous avions déjà eu des indices sur la complexité des bases des plateformes de glace, mais Ran a découvert une image plus complète et plus étendue que jamais auparavant. Les images de la base de la plateforme de glace de Dotson nous aident à interpréter et à calibrer ce que nous voyons par satellite. »
Une grande partie du travail de terrain pour le Progrès scientifiques L’étude a été menée en 2022, lorsque Holland a dirigé une équipe chargée d’installer un amarrage sous la banquise. Cet effort d’ingénierie innovant a consisté à percer un trou de 300 mètres de profondeur et d’un pied de large à travers la banquise à l’aide d’une foreuse à eau chaude. L’amarrage a été installé avec succès avant que la glace ne gèle à nouveau, ce qui a permis aux scientifiques de recueillir des données en continu au cours des deux dernières années et de produire une série chronologique des changements dans la fonte au fond de la banquise.
« Pour la première fois, nous avons combiné des données recueillies à partir d’un véhicule sous-marin autonome, échantillonnant à un moment précis mais couvrant une grande zone sous une plate-forme de glace, avec des données provenant d’un amarrage que nous avons installé avec une perceuse à eau chaude à travers la plate-forme de glace », note Holland. « Ces deux méthodes ont fourni des données à un moment précis dans l’espace mais s’étalant dans le temps en continu »,
Les scientifiques se rendent désormais compte qu’il reste encore une multitude de processus à découvrir lors de futures missions de recherche sous les glaciers.
« La cartographie nous a fourni de nouvelles données que nous devons examiner de plus près », conclut Wåhlin. « Il est clair que de nombreuses hypothèses antérieures sur la fonte des glaciers sont erronées. Les modèles actuels ne peuvent pas expliquer les schémas complexes que nous observons. Mais avec cette méthode, nous avons de meilleures chances de trouver des réponses. »
La recherche a été financée en partie par des subventions de la National Science Foundation (164700, 511300, 511600, 529200, 919900).
