Les plus grands mystères de l’Antarctique : Secrets d’un monde gelé

Il y a cent ans cette semaine, par un bel après-midi d’été, l’explorateur norvégien Roald Amundsen et quatre compagnons épuisés par le voyage ont plongé un drapeau lumineux au sommet d’un poteau effilé dans la glace de l’Antarctique, marquant leur revendication en tant que premiers humains à poser le pied au fond du monde. Le pôle Sud était à eux.

« Ce moment restera certainement gravé dans la mémoire de tous ceux d’entre nous qui se trouvaient là », écrit Amundsen dans son récit de la randonnée ardue. Le 14 décembre 1911, deux mois après leur départ de la côte du continent, les hommes avaient atteint leur objectif – une plaine gelée d’un blanc infini au milieu du continent le plus haut, le plus venteux, le plus froid, le plus sec et le plus solitaire de la Terre.

Un siècle après qu’Amundsen ait planté le drapeau – devançant d’un mois entier l’expédition condamnée de l’Anglais Robert Falcon Scott – une explosion de progrès technologiques a transformé la portée de la connaissance humaine de l’Antarctique.

Des satellites vigilants naviguent au-dessus de nos têtes ; des radars et des lasers de sondage ont permis aux scientifiques de scruter sous l’épaisse glace. Et pourtant, malgré la portée de ces nouveaux outils, le continent garde ses secrets bien à l’abri. De nombreux mystères subsistent, et ils sont bien plus complexes et nuancés que les étendues sauvages inexplorées auxquelles Amundsen et Scott ont été confrontés.

Ce qui ressort de ces recherches, c’est que l’Antarctique est un lieu bien plus dynamique que quiconque aurait pu l’imaginer il y a un siècle – et que ce qui s’y passe peut avoir des conséquences dramatiques pour des millions de personnes dans le monde.Désormais, au lieu de cartographier de nouvelles découvertes géographiques, les scientifiques cherchent à cartographier les rouages internes des forces étranges en jeu en Antarctique, des mécanismes biologiques qui permettent à de minuscules organismes de se réveiller apparemment d’entre les morts, aux forces peu comprises qui rongent la glace du continent – avec une vigueur croissante.

Reine des glaces

L’Antarctique abrite environ 70 % de l’eau douce de la planète, et 90 % de la glace d’eau douce de la planète. Deux énormes couches de glace, de près de 4 kilomètres d’épaisseur à certains endroits, couvrent environ 99 % de la masse continentale. En incluant ses îles et les plaines de glace flottantes qui y sont rattachées, l’Antarctique a une superficie d’environ 5,4 millions de miles carrés (14 millions de km carrés), soit environ une fois et demie la taille des États-Unis.

Pas étonnant que la plupart des recherches sur l’Antarctique se concentrent sur la glace – ce qui se passe sous elle, dans elle et sur elle.

Et c’est sous la glace que les scientifiques ont fait l’une des découvertes les plus scénaristiques de l’Antarctique : un vaste royaume de pentes rocheuses et de lacs liquides, sécrété sous la glace depuis des millénaires.

Lors d’une expédition de cartographie en 1958, une équipe soviétique parcourait, depuis la côte, l’intérieur de la moitié orientale du continent et faisait détoner des explosifs tous les cent miles pour mesurer l’épaisseur de la glace.

Au milieu de l’inlandsis de l’Antarctique oriental, l’équipe se déplaçait sur une glace de 3 km d’épaisseur, lorsque quelque chose d’étrange a commencé à se produire, selon Robin Bell, géophysicien et professeur à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université Columbia.

Qu’y a-t-il là-dessous ?

« Ils ont soudainement trouvé cette glace très fine au milieu de la couche de glace, et ils ont dit : « Hé, il y a des montagnes ici », a déclaré Bell à OurAmazingPlanet.

De grandes montagnes. L’équipe était tombée sur ce qui a été surnommé plus tard les montagnes Gamburtsev, une chaîne de pics abrupts qui s’élèvent à 9 000 pieds (3 000 mètres) et s’étendent sur 750 miles (1 200 km) à l’intérieur du continent.

« Il est vraiment difficile d’imaginer qu’il y a des montagnes là-dessous. Peu importe dans quel sens vous tournez – c’est plutôt plat », a déclaré Bell, qui a étudié la région pendant des années. Pourtant, ajoute-t-elle, la partie vraiment mystérieuse des montagnes cachées n’est pas qu’elles existent, mais comment elles existent encore. La marche inexorable du temps géologique érode les montagnes (si nous revenions dans 100 millions d’années, les Alpes auraient disparu, a déclaré Bell) et les Gamburtsev, à l’âge mûr de 900 millions à un milliard d’années, auraient dû être usés il y a des éons.

Pourtant, des recherches récentes indiquent que les montagnes sont une sorte de recommencement géologique.

« Elles sont nées il y a longtemps, mais quelque part entre 100 (millions) et 200 millions d’années, elles ont connu une renaissance », a déclaré Bell.

Cela s’est produit pendant un événement de rifting, a déclaré Bell, lorsque les forces tectoniques arrachaient des masses continentales lors de la rupture du Gondwana, l’ancien supercontinent. À ce moment-là, les lourdes racines des montagnes érodées ont apparemment subi un changement de densité – comme si une barre de chocolat solide se transformait soudainement en substance pelucheuse à l’intérieur d’une barre Trois Mousquetaires – qui a ramené la chaîne de montagnes vers le haut, « comme une bouée de sauvetage », a déclaré Bell.

Comment exactement ce changement dans la racine des Gamburtsevs s’est produit est un mystère.

« C’est la plus grande chose qui nous fait nous gratter la tête », a déclaré Bell. « Nous ne savons pas si le rifting a ajouté un peu de chaleur, a ajouté un peu d’eau – nous savons que le rifting s’est produit, et a surgi, mais nous travaillons toujours sur la question de savoir comment vous faites ce changement de phase », a-t-elle ajouté.

Land o’ lakes

Entre les montagnes Gamburtsev se trouve une autre caractéristique énigmatique de l’Antarctique : Le lac Vostok – un lac d’eau douce vierge enfoui sous 3,7 km de glace solide. De la taille du lac Ontario, c’est le plus grand des plus de 200 lacs liquides éparpillés sur le continent sous la glace.

Les lacs sont en grande partie créés lorsque la chaleur du noyau terrestre fait fondre le fond de la couche de glace ; l’épaisse couche de glace sur le dessus agit comme une isolation. Certains des lacs ont été isolés pendant des centaines de milliers à des millions d’années, et les scientifiques se précipitent pour collecter des échantillons d’eau ; les lacs séquestrés pourraient être des bastions de découverte biologique, pleins d’une vie microbienne jamais vue auparavant.

Pour l’instant, personne n’a réussi à échantillonner directement un lac antarctique, mais au moins trois projets – une équipe russe, une équipe britannique et une équipe américaine – s’attaquent au problème. Les Russes, au lac Vostok, et les Britanniques, au lac Ellsworth, pourraient disposer d’échantillons d’ici 2012.

Et si l’eau des lacs a jusqu’à présent échappé à toute capture, les scientifiques disposent d’échantillons de la couche de glace elle-même, qui, il s’avère, suscite des mystères biologiques qui lui sont propres.

Qui est là-dedans ?

« Je pense que toute cette couche de glace est vivante. Cela reste à prouver », a déclaré John Priscu, professeur à l’Université d’État du Montana, qui effectue des travaux de terrain en Antarctique depuis 27 ans.

Ce qui est prouvé, selon Priscu, c’est que des bactéries se trouvent dans la glace. Pas beaucoup, selon les normes microbiennes – 300 cellules dans 1 millilitre de glace contre 100 000 cellules dans l’eau de mer – mais elles sont là, dans de minuscules veines d’eau liquide qui sillonnent la glace solide et servent de « petites maisons », a dit Priscu, qui contiennent également des nutriments qui pourraient nourrir un microbe affamé.

« La question est de savoir si elles vivent là ? S’agit-il d’un écosystème fonctionnel ? » a-t-il ajouté. En laboratoire, d’anciennes bactéries provenant d’échantillons de glace vieux de 420 000 ans, récupérés à plus de 3 km à l’intérieur de la calotte glaciaire, ont rapidement montré des signes de vie. « Nous faisons fondre l’eau, et elles se développent », a déclaré Priscu à OurAmazingPlanet.

Cependant, on ne sait pas si la glace agit simplement comme un conservateur, et garde les mêmes microbes intacts jusqu’à ce qu’on leur donne un repas chaud, ou si une communauté microbienne active se traîne à l’intérieur de la couche de glace.

« Soit ils sont dans un état d’animation suspendu pendant ce voyage d’un demi-million d’années, soit ils vivent très lentement. Nous ne le savons pas. Nous ne le savons tout simplement pas », a déclaré Priscu.

Qui est là dehors ?

Un autre point d’intrigue biologique est l’océan qui entoure l’Antarctique. « Si vous ramassiez une poignée d’animaux de l’Antarctique, vous ne les confondriez pas avec des créatures de n’importe quel autre endroit de la planète », a déclaré David Barnes, un scientifique du British Antarctic Survey.

Barnes, qui s’exprimait depuis un navire de recherche situé juste au large de la péninsule antarctique, a déclaré que l’un des plus grands mystères est de savoir « pourquoi nous voyons les types d’animaux que nous voyons ? »

Des araignées de mer gélatineuses de la taille d’une assiette à dîner règnent sur les eaux de l’Antarctique, alors que d’autres créatures communes au reste des océans de la Terre, comme les limaces, sont étrangement absentes. Certaines créatures atteignent une taille énorme, tandis que d’autres sont inhabituellement petites.

« Beaucoup de choses ont un sens. Les poissons qui développent des antigels, c’est une chose sensée à faire », a déclaré Barnes. « Mais pourquoi nous avons des groupes d’animaux étranges, et pourquoi certains animaux se portent si bien et d’autres si mal – cela fait partie du grand charme de cet endroit. C’est tellement différent. Et comprendre pourquoi cela est et comment cela fonctionne est un grand défi. »

« Il y a beaucoup de mystères. Plus on découvre de choses sur l’Antarctique, plus cela soulève de questions que de réponses », a déclaré Huw Griffiths, un biologiste marin du British Antarctic Survey.

Griffiths a déclaré qu’un domaine de grand intérêt est l’océan pratiquement inexploré sous les plateaux de glace qui entourent le continent. Sorties des glaciers, les plates-formes de glace ont plusieurs centaines de pieds d’épaisseur, et elles sont colossales. La plus grande, la plate-forme de glace Ross, s’étend sur 510 680 km carrés, soit 3,7 % de la superficie totale de l’Antarctique.

« En fait, nous ne savons que très peu, voire rien, de ce qui vit en dessous d’elles, et les seuls endroits où nous en avons un aperçu sont quelques-unes des plus petites plates-formes de glace qui se sont effondrées », a déclaré Griffiths à OurAmazingPlanet.

Un robot océanique de fabrication britannique, surnommé AutoSub, a réalisé certaines des toutes premières observations sous une plateforme de glace en 2009, lors de plusieurs plongées dans l’ouest de l’Antarctique. Bien que le robot n’ait pas offert un aperçu de ce qui y vit – il n’est pas équipé de caméras ou d’un bras d’échantillonnage – il a fourni des données inestimables pour les scientifiques qui étudient la plate-forme de glace du glacier de Pine Island, qui se déplace rapidement et qui pourrait être considérée comme le point zéro du plus grand mystère de l’Antarctique, dans l’esprit de nombreux scientifiques : Qu’arrive-t-il à la glace ?

La disparition de la glace

Les chercheurs reviennent sans cesse sur cette question. La glace qui suscite le plus d’inquiétude est l’inlandsis de l’Antarctique occidental, qui subit des changements sans précédent et qui est probablement le plus grand acteur potentiel de la future élévation du niveau de la mer dans le monde.

Les recherches menées au cours des 25 dernières années ont révélé que l’inlandsis repose sur des sédiments gluants qui peuvent permettre aux glaciers de glisser plus facilement que s’ils coulaient sur un lit dur et rocheux. En outre, de grandes parties du fond de la plate-forme de glace se trouvent sous le niveau de la mer – ces deux facteurs rendent la plate-forme de glace particulièrement vulnérable, selon Robert Bindschadler, glaciologue et scientifique émérite de la NASA.

Tout cela a quelque peu surpris la communauté scientifique. Jusqu’aux années 1980, les calottes glaciaires n’étaient même pas prises en compte lorsque les chercheurs modélisaient la façon dont le changement climatique pouvait affecter le niveau de la mer, a déclaré Bindschadler.

« Les gens pensaient : « Les calottes glaciaires, oh, elles n’ont pas d’importance – cela prend des millénaires », a déclaré Bindschadler.

Les données racontent une histoire bien différente : « Les observations de ces 10 dernières années sont, whoa, les calottes glaciaires changent de manière beaucoup plus spectaculaire, à la fois en termes d’ampleur du changement et d’échelle de temps, que ce que nous, experts, avions jamais pensé possible », a déclaré Bindschadler. « Nous parlions de grands changements de l’ordre du siècle, et nous observons de grands changements de l’ordre de la décennie. »

Maintenant que les scientifiques savent que des changements rapides se produisent, ils essaient de comprendre comment cela se produit – et toutes les preuves ont révélé que l’océan est le coupable.

« Je pense que l’interaction la plus critique est cette interaction océan-glace », a déclaré Bindschadler à OurAmazingPlanet. « C’est certainement celle qui déclenche toutes les alarmes si vous regardez les changements récents dans les couches de glace. C’est le gros marteau-pilon qui frappe les calottes glaciaires en ce moment, et les détails de ce qui se passe sont cachés. »

C’est parce qu’il semble que la plupart de l’action se passe sous les plateaux de glace – ces plaines géantes de glace flottante qui s’accrochent aux bords du continent. Les satellites et autres outils d’observation ne peuvent pas obtenir un regard détaillé sur ce qui se passe sous elles.

« Nous savons depuis un certain temps que de l’eau relativement chaude arrive sous certaines de ces plateformes de glace. Ce que nous ne savons pas encore, c’est exactement où, à quelle fréquence et à quel point son accès est variable », a déclaré Stan Jacobs, océanographe à l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université Columbia.

« Ce qui contrôle cet accès et comment il change avec le temps est une autre question », a déclaré Jacobs à OurAmazingPlanet.

Les chercheurs savent que les plateformes de glace agissent comme des arrêts de porte géants pour les glaciers. Lorsque les plates-formes de glace s’amincissent ou s’effondrent toutes, les glaciers accélèrent et déversent plus d’eau dans l’océan, ce qui augmente le niveau des mers.

Maintenant, Bindschadler et d’autres chercheurs vont chercher certaines des premières données de température sous la plate-forme de glace du glacier de Pine Island, la sortie de l’un des glaciers les plus grands et les plus rapides de l’Antarctique, dans l’espoir de comprendre ce qui se passe en dessous.

« Plus nous obtenons de mesures, plus nous avons de questions », a déclaré Bindschadler. « Je pense que le mystère global est la nature spécifique de ces interactions que nous avons découvertes. »

L’objectif primordial de Bindschadler et de nombreux autres chercheurs en Antarctique est de remettre suffisamment de données aux modélisateurs pour qu’ils puissent comprendre comment la glace de l’Antarctique va changer dans les décennies à venir, et comment ces changements affecteront le reste du monde.

Si la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental fondait entièrement, cela augmenterait le niveau moyen mondial des mers de 16 pieds (5 mètres), selon certaines estimations. Bien qu’il soit peu probable que cela se produise avant plusieurs milliers d’années, la calotte glaciaire a perdu de plus en plus de masse au cours des deux dernières décennies, et les glaciers qui lui servent d’exutoire vers la mer s’accélèrent. Même des changements relativement faibles dans les trois calottes glaciaires du monde (le Groenland, l’Antarctique oriental et l’Antarctique occidental) auraient des effets dramatiques. Une variation de 1 % du volume de l’ensemble d’entre elles ferait monter le niveau des mers d’environ 65 centimètres, a déclaré Bindschadler.

Pour obtenir les données dont les modélisateurs ont besoin, il faut encore dormir dans de minuscules tentes sur des plaines de glace balayées par les vents, et travailler de longues heures dans la lumière du jour perpétuelle de l’été antarctique.

« Nous sommes toujours des explorateurs », a déclaré Priscu. « Les premiers explorateurs comme Scott et Shackleton ont dû explorer les limites de l’existence humaine, mais nous explorons maintenant les limites de la vie en général. Nous avons des hypothèses globales majeures – nous avons pu accomplir beaucoup de choses en 100 ans – mais nous avons encore un long chemin à parcourir, et nous avons encore beaucoup de questions à répondre. »

Cette histoire a été fournie par OurAmazingPlanet, un site frère de LiveScience. Joignez Andrea Mustain à [email protected]. Suivez-la sur Twitter @AndreaMustain. Suivez OurAmazingPlanet pour les dernières nouvelles sur les sciences de la Terre et l’exploration sur Twitter @OAPlanet et sur Facebook.

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