Des scientifiques en Antarctique découvrent un vaste système d’eau souterraine salée sous la calotte glaciaire

Une nouvelle découverte profonde sous l’une des rivières de glace de l’Antarctique pourrait changer la compréhension des scientifiques sur la façon dont la glace coule, avec des implications importantes pour l’estimation de la future élévation du niveau de la mer.

Les scientifiques des glaciers ont passé 61 jours dans des tentes sur un courant de glace antarctique pour collecter des données sur la terre sous un demi-mile de glace sous leurs pieds. Ils expliquent ce que l’équipe a découvert et ce qu’elle dit sur le comportement des calottes glaciaires dans un monde qui se réchauffe.

Quelle a été la grande leçon de votre recherche ?

Tout d’abord, cela aide à comprendre que l’Antarctique occidental était un océan avant d’être une calotte glaciaire. S’il disparaissait aujourd’hui, ce serait à nouveau un océan avec un tas d’îles. Ainsi, nous savons que le substrat rocheux sous la calotte glaciaire est recouvert d’une épaisse couche de sédiments – les particules qui s’accumulent sur les fonds océaniques.

Ce que nous ne savions pas, c’était ce qu’il y avait dans les minuscules pores de ces sédiments sous la glace.

Nous nous attendions à trouver de l’eau de fonte provenant du courant de glace au-dessus, un canal de glace en mouvement rapide qui s’écoule du centre de la calotte glaciaire vers l’océan. Ce à quoi nous ne nous attendions pas, mais que nous avons trouvé dans cette épaisse couche de sédiments, était une énorme quantité d’eau souterraine – y compris l’eau salée de l’océan.

Nos résultats suggèrent que cette eau souterraine salée est le plus grand réservoir d’eau liquide sous le courant de glace que nous avons étudié, et probablement d’autres, et cela peut affecter la façon dont la glace s’écoule sur l’Antarctique.

L’eau liquide est extrêmement importante pour la vitesse à laquelle un courant de glace se déplace . S’il y a de l’eau liquide à la base d’un courant de glace, elle s’écoule rapidement. Si cette eau gèle ou si la base s’assèche, la glace s’arrête.

Les modèles de courants de glace considèrent généralement uniquement si la glace à la base a atteint le point de fusion ou si l’eau s’est écoulée depuis l’amont le long de la base de la glace. Les scientifiques n’avaient jamais considéré qu’il y avait plus d’eau disponible sous la calotte glaciaire, encore moins une eau beaucoup plus salée, qui empêche l’eau de geler à des températures plus basses. (Pensez aux raisons pour lesquelles les communautés mettent du sel sur les routes en hiver.)

Nos observations suggèrent qu’il y a tellement d’eau là-bas, si vous preniez les 500 à 1 900 mètres (1 600 à 6 200 pieds) de sédiments sous le courant de glace et les pressiez comme une éponge, vous auriez une colonne d’eau d’environ 220 à 820 mètres (700 à 2 700 pieds) de profondeur.

Cette eau peut se déplacer à travers les pores du système d’eaux souterraines sous-glaciaires, tout comme les eaux souterraines ailleurs, mais en Antarctique, il y a une calotte glaciaire dynamique au-dessus. Lorsque la calotte glaciaire s’épaissit, elle exerce plus de pression sur les sédiments en dessous, de sorte qu’elle pourrait entraîner l’eau de fonte de la base de la calotte glaciaire plus profondément dans les sédiments. Lorsque la glace s’amincit, cependant, elle pourrait puiser de l’eau, maintenant un peu plus salée, hors des sédiments. Cette eau plus salée pourrait affecter la vitesse à laquelle la glace coule.

Sachant qu’il existe un énorme réservoir d’eau qui peut être lié au comportement des régions à écoulement rapide de l’Antarctique, les scientifiques doivent repenser notre compréhension des courants de glace.

Cette limite, connue sous le nom de ligne de mise à la terre, est extrêmement importante . Lorsque la glace traverse la ligne d’échouement, elle commence à flotter dans l’océan. Si vous savez comment la ligne d’échouement se déplace, vous avez une bonne idée de la quantité de glace qui contribue à l’océan mondial .

Le fait qu’il y avait des eaux marines sous nos pieds signifiait que la ligne d’échouement était en amont de nous à un moment donné, à au moins 70 miles (110 kilomètres) de l’endroit où elle se trouve aujourd’hui.

La question suivante est de savoir quand il est arrivé là.

Nous soutenons dans notre article qu’il ne peut pas être trop vieux. L’eau souterraine coule et l’eau douce pénètre dans les sédiments du glacier au-dessus. Nous estimons que la majeure partie de cette eau salée est arrivée dans le système sous-glaciaire au cours des 10 000 dernières années, sur la base de la quantité de radiocarbone trouvée dans les sédiments supérieurs lors d’une étude précédente.

L’océan aurait déposé cette eau de mer lorsque la calotte glaciaire s’est rétrécie pendant les périodes chaudes du passé.

Notre site est à environ deux heures de vol de la station McMurdo, en Antarctique. L’avion atterrit sur des skis et dépose tout ce dont vous avez besoin pour vivre. Ensuite, il décolle, et c’est vous, votre équipe de terrain et quelques palettes de fret.

En tout, nous avons dormi 61 jours dans une tente cette saison-là. Chaque jour, nous remplissions nos motoneiges, coordonnions un site et installions des stations magnétotelluriques .

Chaque station dispose de trois magnétomètres – orientés est-ouest, nord-sud et vertical – et de deux paires d’électrodes – alignées est-ouest et nord-sud. Ces instruments peuvent détecter les signatures électromagnétiques de différents matériaux terrestres dans le sous-sol.

Les variations naturelles des champs magnétiques et électriques de la Terre sont créées par des événements à travers le monde, tels que l’ interaction du vent solaire avec l’ ionosphère terrestre et les éclairs. Un changement dans les champs magnétiques et électriques de la Terre induit des champs électromagnétiques secondaires dans le sous-sol, et la force de ces champs est liée à la façon dont le matériau y conduit l’électricité.

Ainsi, en mesurant les champs électriques et magnétiques à la surface de la glace, nous pouvons déterminer la conductivité des matériaux souterrains, y compris l’eau. C’est la même méthode que l’industrie pétrolière et gazière a utilisée pour trouver des combustibles fossiles.

Nous pouvions voir les eaux souterraines, et puisque l’eau salée a une conductivité beaucoup plus grande que l’eau douce, nous pouvions estimer à quel point elle était salée.

Quoi d’autre pourrait être dans les eaux souterraines?

Chaque fois que nous avons creusé un trou dans l’Antarctique, il a grouilli de vie microbienne . Il n’y a aucune raison de penser que les microbes ne rongent pas non plus les nutriments présents dans les eaux souterraines.

Lorsque vous avez des écosystèmes microbiens qui sont coupés pendant de longues périodes de temps – dans ce cas, l’eau de mer s’y est probablement déposée il y a 5 000 à 10 000 ans – vous commencez à avoir un assez bon analogue de la façon dont la vie pourrait exister sur d’autres corps planétaires, enfermée. le sous-sol et enfoui sous une épaisse couche de glace.

Là où il y a de la vie, il y a aussi la question du carbone.

Nous savons qu’il y a des microbes dans les lacs et les rivières sous-glaciaires au sommet des sédiments qui consomment du carbone et le transforment en gaz à effet de serre comme le méthane et le dioxyde de carbone . Nous savons que tout ce carbone est finalement transféré dans l’océan Austral . Mais nous n’avons toujours pas de grandes mesures de tout cela.

Il s’agit d’un nouvel environnement et il reste encore beaucoup de recherches à faire. Nous avons des observations d’un courant de glace. C’est comme planter une paille dans le système d’eau souterraine en Floride et dire : « Ouais, il y a quelque chose ici » – mais à quoi ressemble le reste du continent ?

Chloé Gustafson

Chercheur postdoctoral en géophysique, Scripps Institution of Oceanography, Université de Californie à San Diego