Un énorme système d’eau souterraine découvert sous l’Antarctique

L'équipe de recherche a recueilli des données dans le froid torride de l'Antarctique pendant des semaines pour cartographier le sous-sol du continent.

L’équipe de recherche a recueilli des données dans le froid torride de l’Antarctique pendant des semaines pour cartographier le sous-sol du continent.
Photo: Clé Kerry

L’Antarctique, loin d’être une simple masse de glace, est un continent géologiquement complexe composé de vastes glaciers, d’un substrat rocheux déchiqueté et, comme le montrent de nouvelles recherches, de grandes quantités d’eau souterraine. UN Study publié aujourd’hui dans la revue Science décrit une épaisse couche d’eau souterraine sous l’ouest de l’Antarctique avec le potentiel de gouverner les courants de glace du continent. Les chercheurs à l’origine de ces travaux pensent qu’il pourrait s’agir de l’un des nombreux vastes réservoirs d’eau souterraine sous l’Antarctique.

L’équipe, dirigée par Chloe Gustafson, actuellement chercheuse postdoctorale au Scripps Institute of Oceanography, s’est rendue dans l’ouest de l’Antarctique fin 2018. Avant de commencer le travail sur le terrain à distance – une expédition risquée loin de toute sauvegarde – ils ont passé deux semaines à se préparer à McMurdo. Station, un avant-poste de recherche américain sur l’île de Ross en Antarctique. “Au plus fort de la saison, il peut y avoir 1 000 personnes qui y vivent, donc c’est parfois comme une petite petite ville”, m’a dit Gustafson par téléphone. “Il y a une cuisine où tout le monde mange, il y a des dortoirs, il y a une salle de sport, il y a quelques bars.”

En plus de rassembler toutes les tentes, sacs de couchage, nourriture, et d’autres fournitures dont ils auraient besoin, l’équipe s’est entraînée avec un alpiniste sur la façon de conduire des motoneiges, de creuser des abris dans la neige et de monter des tentes. Après avoir attendu un mauvais temps, le groupe de quatre – Gustafson, Kerry Key de l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université de Columbia, Matthew Siegfried de la Colorado School of Mines et l’alpiniste Meghan Seifert – a pris un vol vers leur site de terrain : Whillans Ice Stream sur la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental.

La station McMurdo, vue ici, est une station de recherche américaine située en Antarctique.

La station McMurdo, vue ici, est une station de recherche américaine située en Antarctique.
Photo: Clé Kerry

Un flux de glace est un flux relativement rapide à l’intérieur d’une calotte glaciaire. Ces choses peuvent se déplacer à des taux aussi rapides que 6 pieds par jour en Antarctique, et ils représentent 90% de la glace qui s’écoule du continent. Ils ont choisi Whillans Ice Stream pour leur étude en raison des données existantes qui y ont déjà été collectées. En 2007, Helen Fricker, une autre collaboratrice sur ce projet, observé un système lacustre sous-glaciaire par imagerie satellitaire. Au cours de la décennie suivante, les chercheurs ont confirmé qu’il y avait en fait un lac sous le Whillans Ice Stream en utilisant la sismologie et le forage. “C’était très intéressant, et nous voulions passer à l’étape suivante et regarder ce qui se passe plus profondément”, a déclaré Gustafson. « Y a-t-il de l’eau souterraine ? »

La plupart des recherches précédentes sur le Whillans Ice Stream visaient simplement à confirmer la présence d’eau liquide sous la glace via un forage peu profond, mais Gustafson et son équipe voulaient savoir à quoi ressemblaient réellement ces eaux souterraines sous-glaciaires. Contraints par une courte saison sur le terrain, ils avaient besoin d’une méthode plus efficace et ont opté pour la magnétotellurique, une méthode géophysique passive que Gustafson a décrite comme essentiellement “faire une IRM de la Terre”. La magnétotellurique repose sur l’excitation de L’ionosphère terrestre due au vent solaire. Cette excitation génère des ondes électromagnétiques – que Gustafson et son équipe ont enregistrées – qui traversent le sous-sol de la Terre de différentes manières, selon le support.

“A partir de ces mesures de champs électriques et magnétiques, nous pouvons commencer à comprendre, c’est le signal qui vient de la glace, ce signal vient de l’eau salée, les signaux viennent de l’eau douce”, a expliqué Gustafson.

L’équipe avait huit récepteurs qu’ils enterraient un pied dans la neige pendant 24 heures pour collecter ces signaux électromagnétiques. Une fois par jour, ils les déterraient et les déplaçaient à quelques kilomètres, répétant ce processus encore et encore pendant six semaines.

Toutes ces données se sont ajoutées à une découverte clé : les sédiments sous le Whillans Ice Stream étaient pleins d’eau. Ce sont des sédiments marins qui se sont déposés lorsque l’Antarctique était autrefois un océan ouvert il y a des millions d’années. Dans leur imagerie, l’équipe a découvert que les sédiments mesuraient entre un demi-kilomètre (environ 1 600 pieds) et 2 kilomètres (plus d’un mile) d’épaisseur. Ils ont déterminé que, sous une couche d’eau douce de quelques centaines de mètres d’épaisseur (causée par la fonte naturelle des glaciers), il y a une colonne d’eau qui devient plus salée à mesure qu’elle s’enfonce.

“Une partie de cette eau souterraine salée pourrait être un vestige du dépôt initial de ces sédiments”, a proposé Gustafson. “Mais alors une partie du sel dans les eaux souterraines pourrait également provenir de moments où la calotte glaciaire s’est développée, mais ensuite elle s’est à nouveau retirée et l’eau de l’océan est entrée.”

Tout cela était hypothétique jusqu’à présent, et les chercheurs disent qu’ils sont les premiers à utiliser la magnétotellurique pour imager réellement les eaux souterraines sous-glaciaires.

“La communauté scientifique sait depuis un certain temps qu’il existe une épaisse couche de sédiments marins sous une grande partie de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental, mais nous ne savons pas grand-chose sur la façon dont la calotte glaciaire est influencée par les eaux souterraines profondes, ce que la nouvelle étude montre. est salin », a écrit Poul Christoffersen dans un e-mail. Christoffersen, qui a qualifié le nouvel article de “fascinant”, est glaciologue au Scott Polar Research Institute de l’Université de Cambridge et n’était pas affilié à ce projet. Il a poursuivi: “La nouvelle étude montre également que l’eau douce produite par la fonte au bas de la calotte glaciaire a pénétré plusieurs centaines de mètres dans le système d’eau souterraine depuis la formation de la calotte glaciaire, et que le sel et les solutés ont probablement également coulé dans le drainage basal de la calotte glaciaire. système.”

L’eau souterraine sous le courant de glace pourrait jouer un rôle central dans la façon dont le courant transporte la glace vers la mer. “J’ai cette analogie: les courants de glace sont comme des glissades et des glissades”, a déclaré Gustafson. «Donc, si vous avez de l’eau sur un toboggan, vous pouvez glisser assez rapidement. Mais s’il y a moins d’eau ou pas d’eau, vous n’allez pas glisser très loin.

Brad Lipovsky du College of the Environment de l’Université de Washington a fait écho à la description de Gustafson. Il m’a dit lors d’un appel téléphonique : “Dans les premiers mètres sous le glacier, les propriétés contrôlent la vitesse à laquelle la glace s’écoule de manière directe : [if] votre glacier repose sur un tas d’argile humide, il est plus glissant et la glace coule plus vite.

Ces résultats ont des implications potentielles pour le reste du continent. Gustafson a déclaré que différentes poches d’eau souterraine sous-glaciaire pouvaient être trouvées sous les courants de glace dans tout l’Antarctique. “Il y a des observations de l’Antarctique environnant, qui suggèrent que ces sédiments sont présents sous [other] coulées de glace », a-t-elle dit. “Je parierais que ces aquifères sont des caractéristiques communes à travers l’Antarctique.”

Alors que les glaciers ne couvrent que 10 % de la Terre, les glaciers de l’Antarctique représentent 85 % de cette couverture. Selon le comportement de ces eaux souterraines, cela pourrait aider la glace à s’écouler plus rapidement ou plus lentement dans l’océan. Les chercheurs suggèrent que lorsque le système est stable, les eaux souterraines s’écoulent dans l’océan Austral à mesure que davantage d’eau de fonte s’infiltre dans les sédiments. Mais si les courants de glace devaient perdre de la masse sous l’augmentation des températures du changement climatique, leur pression réduite sur les sédiments en dessous d’eux pourrait permettre à davantage d’eau souterraine de remonter à la surface, lubrifiant davantage la base du courant et l’augmentant.vitesse de s, menaçant l’avenir de la couverture de glace du continent.

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