En mars 2002, lorsque des images satellites ont montré que 1 300 miles carrés de la plate-forme de glace Larsen B de l'Antarctique - une plaque plus grande que l'état de Rhode Island - s'était fragmentée en une masse de morceaux de glace flottants, les scientifiques ont commencé à voir les régions polaires de la Terre d'une nouvelle manière.

« Soudain, la possibilité que le réchauffement climatique puisse provoquer des changements rapides dans le monde polaire glacé était réelle, " a déclaré le géophysicien polaire Robin Bell, scientifique principal pour la glace changeante, L'initiative Changer les côtes à l'Observatoire terrestre de Lamont Doherty de Columbia. Quand Larsen B s'est séparé, les glaciers alimentant la banquise ont commencé à glisser plus rapidement dans la mer, ajouter à son volume. "Pendant longtemps, les gens ont pensé que les banquises n'avaient pas d'importance, mais quand Larson B s'est disloqué et que nous avons vu les ruisseaux de glace s'accélérer, nous savions qu'ils comptaient."

En réponse, Bell et ses collègues ont développé un projet pour surveiller le plus grand bloc de glace flottante du monde. Pendant deux ans, le projet Rosetta-Ice a survolé la plate-forme de glace de Ross en Antarctique, assemblant une vue sans précédent de sa structure et des indices sur la façon dont cette structure évolue au fil du temps. Rosetta volera pour la dernière fois cet automne, mais l'héritage scientifique du projet continue de prospérer pour les décennies à venir.

Pourquoi les étagères de glace sont importantes

Les grandes calottes glaciaires qui recouvrent le Groenland et l'Antarctique retiennent suffisamment d'eau pour élever le niveau mondial de la mer de plus de 200 pieds. Pour le contexte, un tiers de la population mondiale vit à moins de 300 pieds du niveau de la mer, et bon nombre des plus grandes villes de la planète sont situées près d'un océan. Les plates-formes de glace (plates-formes flottantes de glace) aident à maintenir les calottes glaciaires en toute sécurité sur la terre ferme.

La plate-forme de glace de Ross couvre une superficie de la taille de la France, mesure quelques centaines de mètres d'épaisseur et joue un rôle essentiel dans le maintien de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental en renforçant la glace qui se déplace constamment sur la surface terrestre. Là où les calottes glaciaires de l'Antarctique de l'Est et de l'Ouest se jettent dans la mer, les glaciers et les ruisseaux de glace fusionnent pour former la banquise. Alors que la glace continue de couler, l'eau de mer peut faire fondre et recongeler à la base du plateau. A l'avant de la banquise, les icebergs vêlent, laissant une falaise de glace qui atteint jusqu'à 50 mètres au-dessus de la surface de la mer. Ces interactions entre océan, la glace et la roche soulèvent de nombreuses questions auxquelles l'équipe Rosetta espère répondre.

étagères de glace, comme des icebergs, sont principalement sous la ligne de flottaison. Cela signifie que la majorité de l'étagère n'est pas visible à l'œil nu. Il y a dix ans, les scientifiques voulaient trouver un moyen d'étudier comment la glace, océan, et les terres sous-jacentes interagissent afin qu'ils puissent identifier les changements potentiels dans la banquise dus au changement climatique. Bell et un collègue ont donc développé l'idée d'un projet qui permettrait d'atteindre ce niveau de compréhension de la plate-forme de glace de Ross. À l'époque, l'équipement sophistiqué nécessaire pour suivre au-dessus et plonger sous et à l'intérieur de la banquise n'avait pas encore été développé.

Cela a changé avec l'American Recovery and Reinvestment Act de 2009. L'équipe de Bell a reçu une subvention de plusieurs millions pour développer IcePod, un système d'imagerie de la glace intégré qui peut mesurer en détail à la fois la surface de la glace et le lit de glace. Le système est enfermé dans une nacelle montée sur la porte arrière d'un avion. La nacelle est équipée d'instruments qui collectent un éventail de mesures et est déployée pour des missions de routine et ciblées à travers l'Antarctique et le Groenland. Avec la capacité de collecter régulièrement des données simultanées sur l'évolution du volume de glace et les processus sous-jacents, IcePod permet aux chercheurs d'examiner non seulement « à quelle vitesse » les calottes glaciaires changent, mais « pourquoi ».

"Réalisant que nous avions maintenant les outils, nous avons monté un projet et sommes devenus la première équipe à étudier systématiquement le Ross Ice Shelf en 50 ans, " dit Bell.

Le projet Rosetta-Ice, nommé pour la pierre énigmatique contenant un décret écrit en trois langues qui a conduit au décodage des hiéroglyphes égyptiens, est un grand projet multidisciplinaire et multi-institutionnel avec plusieurs objectifs majeurs liés à différentes parties du système de banquise. L'équipe Rosetta, qui comprend des scientifiques de Lamont, Scripps Institution d'océanographie, Collège du Colorado, Recherche sur la Terre et l'Espace, et GNS Science de la Nouvelle-Zélande, a reçu un financement de la Fondation Gordon et Betty Moore, la Fondation nationale des sciences, la Fondation Old York, et les partisans du financement participatif pour étudier comment la glace, océan, et les terres sous-jacentes interagissent. Les résultats du projet aideront à déterminer la stabilité des calottes glaciaires qui se jettent dans la banquise.

Voir à travers la glace

Les instruments d'IcePod comprennent deux radars pour imager à travers la glace, lidar pour mesurer la surface de la glace, caméras pour les images de surface, et un magnétomètre pour mieux comprendre la tectonique et l'origine du lit sous la banquise. Avec les instruments IcePod, le projet utilise des gravimètres afin de développer une carte de la profondeur du fond marin sous la banquise. La gravité est une donnée critique dans ce projet, car le radar est incapable d'imager à travers l'eau sous la banquise.

"Le projet ressemble beaucoup à la pierre de Rosette, " a déclaré la scientifique polaire de Lamont Margie Turin. " La pierre historique a été inscrite dans trois scripts différents, chacun racontant la même histoire mais dans une langue différente. Lorsqu'ils sont appariés, l'information était suffisante pour permettre aux érudits de décoder une langue ancienne. Le projet Rosetta en Antarctique rassemble également trois « scénarios » différents, ' mais dans ce cas ils sont écrits par trois systèmes terrestres; la glace, l'océan, et le lit sous-jacent ont chacun une histoire à raconter. Mappé ensemble, ces trois systèmes peuvent être utilisés pour percer les mystères de l'histoire des glaces antarctiques dans cette région et nous aider à développer des modèles pour prédire les changements futurs de la glace antarctique."

Les plates-formes de glace sont vulnérables dans deux directions :le réchauffement de l'air au-dessus et le réchauffement de l'eau au-dessous. Les scientifiques mesurent la température de l'air depuis plusieurs années, mais mesurer la température de l'eau sous la glace est plus difficile. Bell et ses collègues du projet Rosetta-Ice ont survolé des transects à travers la banquise au cours des deux dernières années, en utilisant IcePod pour cartographier la banquise flottante et le fond marin en dessous, à la recherche en particulier de creux où de l'eau moins froide pourrait entrer et faire fondre la banquise par le bas. Ils peuvent localiser les zones à haut risque, mais ils ne peuvent pas mesurer la température de l'eau à partir de l'air. Le déploiement de flotteurs à proximité de ces zones à haut risque offre une solution à faible coût. Au cours de l'été polaire de l'an dernier, l'équipe Rosetta a lancé six flotteurs ALAMO (Air-Launched Autonomous Micro Observer). Ces tubes métalliques remplis d'instruments scientifiques parachutés dans les eaux glacées de la mer de Ross en Antarctique, marquant une nouvelle frontière dans la recherche polaire. Les flotteurs ALAMO sont les premiers explorateurs de leur genre à commencer à profiler l'eau adjacente à la plate-forme de glace de Ross en Antarctique et à renvoyer des données en temps réel. Leur mission :trouver des vulnérabilités là où l'eau plus chaude (mais toujours proche du point de congélation) de l'océan profond peut s'infiltrer sous la banquise et la faire fondre par le bas.

Cette année, les flotteurs ont mesuré la température de l'eau à toutes les profondeurs, descendant et montant tous les quatre jours et se déplaçant horizontalement avec les courants. Chaque fois qu'ils font surface, ils téléphonent à la maison, relayer leurs dernières mesures à un satellite, qui transmet ensuite les données aux scientifiques du monde entier.

La carte de Rosetta de la banquise est maintenant presque terminée. En octobre 2017, l'équipe se lancera dans sa mission finale. Au cours de cette expédition de deux mois, ils effectueront une série de vols de huit heures, en traversant la banquise et en complétant l'ensemble de données.

"Nous avons encore beaucoup de travail à faire juste pour mettre en place la cartographie de base afin que nous puissions obtenir des prévisions améliorées et précises sur ce que l'Antarctique peut faire à l'avenir, " dit Kirsty Tinto, membre du groupe de géophysique polaire de Lamont et chef de file sur Rosetta.

Une fois complété, le projet Rosetta-Ice sera une étape cruciale dans la science du climat.

"Ces données vont servir de base pour que les gens comprennent comment les plates-formes de glace ont fonctionné pendant des décennies, " a déclaré Bell. "Les gens vont pouvoir revenir en arrière et mesurer la glace exactement là où nous avons volé pour voir les changements. Il va devenir un ensemble de données de référence. C'est une belle chose."