Ce schéma représente une rivière antarctique sous-glaciaire et la calotte glaciaire sus-jacente. Lignes noires t1, t2 et t3 montrent où la calotte glaciaire s'est échouée au fond marin pendant les pauses du retrait des glaces. Les chercheurs de l'Université Rice ont utilisé de telles lignes à partir de cartes précises du fond de la mer de Ross pour étudier comment l'eau liquide a influencé la calotte glaciaire pendant une période de retrait commençant environ 15, il y a 000 ans. Crédit :L. Prothro/Université Rice
Des chercheurs antarctiques de l'Université Rice ont découvert l'une des ironies suprêmes de la nature :sur la terre la plus sèche de la planète, continent le plus froid, où l'eau de surface existe rarement, l'écoulement de l'eau liquide sous la glace semble jouer un rôle central dans la détermination du sort des courants glaciaires de l'Antarctique.
La découverte, qui paraît en ligne cette semaine dans Géosciences de la nature , suit une analyse de deux ans des carottes de sédiments et des cartes précises des fonds marins couvrant 2, 700 miles carrés de l'ouest de la mer de Ross. Aussi récemment que 15, il y a 000 ans, la zone était recouverte d'une épaisse couche de glace qui s'est ensuite retirée sur des centaines de kilomètres à l'intérieur des terres jusqu'à son emplacement actuel. Les cartes, qui ont été créés à partir de données sonar de pointe collectées par le navire de recherche de la National Science Foundation Nathaniel B. Palmer, a révélé comment la glace s'est retirée pendant une période de réchauffement climatique après la dernière période glaciaire de la Terre. En plusieurs endroits, les cartes montrent d'anciens cours d'eau - pas seulement un système fluvial, mais aussi les lacs sous-glaciaires qui l'alimentaient.
Aujourd'hui, L'Antarctique est recouvert de glace dont l'épaisseur dépasse à certains endroits 3 km. Bien que profond, la glace n'est pas statique. La gravité comprime la glace, et il se déplace sous son propre poids, créant des rivières de glace qui se jettent dans la mer. Même avec les meilleurs instruments modernes, les dessous de ces courants de glace massifs sont rarement accessibles à l'observation directe.
"Une chose que nous savons des observations de surface est que certains de ces courants de glace se déplacent à des vitesses de centaines de mètres par an, " a déclaré la chercheuse postdoctorale de Rice Lauren Simkins, auteur principal de la nouvelle étude. "Nous savons aussi que la glace, par lui-même, n'est capable de s'écouler qu'à des vitesses ne dépassant pas quelques dizaines de mètres par an. Cela signifie que la glace est aidée. Il glisse sur l'eau ou la boue ou les deux."
Un exemple de données bathymétriques du fond marin utilisées par les océanographes de l'Université Rice pour identifier un chenal paléo-sous-glaciaire, formes de relief de la ligne de mise à la terre, monts sous-marins volcaniques et d'autres caractéristiques utilisées dans leur étude. Crédit :L. Simkins/Université Rice
En raison du manque d'informations sur la façon dont l'eau s'écoule actuellement sous la glace antarctique, Simkins a déclaré que le système fluvial fossilisé offre une image unique de la façon dont l'eau de l'Antarctique s'écoule des lacs sous-glaciaires via les rivières jusqu'au point où la glace rencontre la mer.
"Les observations contemporaines que nous avons de l'hydrologie antarctique sont récentes, couvrant peut-être quelques décennies au mieux, " a déclaré Simkins. " C'est la première observation d'une vaste, découvert, canal creusé par l'eau qui est relié à la fois aux lacs sous-glaciaires à l'extrémité amont et à la marge de glace à l'extrémité aval. Cela donne une nouvelle perspective sur le drainage canalisé sous la glace antarctique. Nous pouvons suivre le système de drainage jusqu'à sa source, ces lacs sous-glaciaires, puis à son destin ultime à la ligne de mise à la terre, où l'eau douce s'est mélangée à l'eau de mer."
Simkins a déclaré que l'eau de fonte s'accumule dans les lacs sous-glaciaires. D'abord, les pressions intenses du poids de la glace provoquent une certaine fonte. En outre, L'Antarctique abrite des dizaines de volcans, qui peut chauffer la glace par le bas. Simkins a trouvé au moins 20 lacs dans le système fluvial fossile, ainsi que des preuves que l'eau s'est accumulée et s'est drainée des lacs par rafales épisodiques plutôt que par un flux constant. Elle a travaillé avec le co-auteur et vulcanologue de Rice Helge Gonnermann pour confirmer que les volcans voisins auraient pu fournir la chaleur nécessaire pour alimenter les lacs.
Co-auteur de l'étude John Anderson, un océanographe Rice et vétéran de près de 30 expéditions de recherche en Antarctique, a déclaré que la taille et l'étendue du système fluvial fossilisé pourraient être une révélation pour les modélisateurs de calotte glaciaire qui cherchent à simuler le débit d'eau de l'Antarctique. Par exemple, les cartes montrent exactement comment la glace s'est retirée à travers le système chenal-lac. Le courant de glace en retrait dans l'ouest de la mer de Ross a fait demi-tour pour suivre le cours d'une rivière sous la glace. Simkins a déclaré que c'était remarquable parce que "c'est le seul exemple documenté sur le fond marin de l'Antarctique où un seul flux de glace a complètement inversé la direction de retrait, dans ce cas au sud puis à l'ouest et enfin au nord, suivre un système hydrologique sous-glaciaire."
L'emplacement de la zone d'étude dans l'ouest de la mer de Ross. Crédit :L. Simkins/Université Rice
Simkins et Anderson ont déclaré que l'étude pourrait finalement aider les hydrologues et les modélisateurs à mieux prédire comment les courants de glace d'aujourd'hui se comporteront et dans quelle mesure ils contribueront à l'élévation du niveau de la mer.
"Il est clair d'après les archives fossiles que ces systèmes de drainage peuvent être grands et durables, " a déclaré Anderson. " Ils jouent un rôle très important dans le comportement de la calotte glaciaire, et la plupart des modèles numériques d'aujourd'hui ne sont pas dans un état où ils peuvent gérer ce genre de complexité. »
Il a dit qu'une autre conclusion clé est que le drainage à travers le système fluvial a eu lieu sur une échelle de temps mesurée en dizaines à plusieurs centaines d'années.
"Nous sommes en quelque sorte dans ce mode de pensée complaisant en ce moment, " a dit Anderson. " Certaines personnes disent, 'Bien, la marge de glace semble être stable. Certaines personnes peuvent se consoler de cela, mais je ne le fais pas, car ce que cette nouvelle recherche nous dit, c'est qu'il existe des processus qui opèrent sur des échelles de temps décennales qui influencent le comportement de la glace. La probabilité que nous ayons observé une condition vraiment stable dans le système contemporain, étant donné notre temps d'observation limité, est assez faible."
