Une nouvelle étude de la NASA ajoute la preuve qu'une source de chaleur géothermique appelée panache du manteau se trouve profondément sous la terre Marie Byrd de l'Antarctique, expliquant une partie de la fonte qui crée des lacs et des rivières sous la calotte glaciaire. Bien que la source de chaleur ne soit pas une menace nouvelle ou croissante pour la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental, cela peut aider à expliquer pourquoi la calotte glaciaire s'est effondrée rapidement à une époque antérieure de changement climatique rapide, et pourquoi il est si instable aujourd'hui.

La stabilité d'une calotte glaciaire est étroitement liée à la quantité d'eau qui la lubrifie par le bas, permettant aux glaciers de glisser plus facilement. Comprendre les sources et l'avenir de l'eau de fonte sous l'Antarctique occidental est important pour estimer la vitesse à laquelle la glace peut être perdue dans l'océan à l'avenir.

Le substrat rocheux de l'Antarctique est parsemé de rivières et de lacs, dont le plus grand est la taille du lac Érié. De nombreux lacs se remplissent et se vident rapidement, forçant la surface de la glace à des milliers de pieds au-dessus d'eux à monter et descendre jusqu'à 20 pieds (6 mètres). Le mouvement permet aux scientifiques d'estimer où et combien d'eau doit exister à la base.

Il y a une trentaine d'années, un scientifique de l'Université du Colorado à Denver a suggéré que la chaleur d'un panache du manteau sous Marie Byrd Land pourrait expliquer l'activité volcanique régionale et une caractéristique de dôme topographique. L'imagerie sismique très récente a soutenu ce concept. Quand Hélène Seroussi du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, entendu l'idée pour la première fois, cependant, "Je pensais que c'était fou, " a-t-elle dit. "Je ne voyais pas comment nous pouvions avoir cette quantité de chaleur et avoir encore de la glace par-dessus."

Avec peu de mesures directes existant sous la glace, Seroussi et Erik Ivins du JPL ont conclu que la meilleure façon d'étudier l'idée du panache du manteau était la modélisation numérique. Ils ont utilisé le modèle du système de calotte glaciaire (ISSM), une représentation numérique de la physique des calottes glaciaires développée par des scientifiques du JPL et de l'Université de Californie, Irvine. Seroussi a amélioré l'ISSM pour capturer les sources naturelles de chauffage et de transport de chaleur du gel, eau de fusion et liquide; friction; et d'autres processus.

Pour s'assurer que le modèle était réaliste, les scientifiques se sont appuyés sur les observations des changements d'altitude de la surface de la calotte glaciaire faites par le satellite IceSat de la NASA et la campagne aéroportée de l'opération IceBridge. « Ceux-ci imposent une contrainte puissante sur les taux de fusion admissibles - la chose même que nous voulions prédire, ", a déclaré Ivins. Étant donné que l'emplacement et la taille du panache éventuel du manteau étaient inconnus, ils ont testé une gamme complète de ce qui était physiquement possible pour plusieurs paramètres, produire des dizaines de simulations différentes.

Ils ont constaté que le flux d'énergie du panache du manteau ne doit pas dépasser 150 milliwatts par mètre carré. En comparaison, dans les régions américaines sans activité volcanique, le flux de chaleur du manteau terrestre est de 40 à 60 milliwatts. Sous le parc national de Yellowstone, un point chaud géothermique bien connu, la chaleur d'en bas est d'environ 200 milliwatts par mètre carré en moyenne sur l'ensemble du parc, bien que les caractéristiques géothermiques individuelles telles que les geysers soient beaucoup plus chaudes.

Les simulations de Seroussi et Ivins utilisant un flux de chaleur supérieur à 150 milliwatts par mètre carré ont montré une fusion trop importante pour être compatible avec les données spatiales, sauf à un endroit :une zone à l'intérieur des terres de la mer de Ross connue pour ses courants d'eau intenses. Cette région nécessitait un flux de chaleur d'au moins 150-180 milliwatts par mètre carré pour être en accord avec les observations. Cependant, l'imagerie sismique a montré que la chaleur du manteau dans cette région peut atteindre la calotte glaciaire à travers une faille, C'est, une fracture de la croûte terrestre telle qu'elle apparaît dans la vallée du Grand Rift en Afrique.

On pense que les panaches du manteau sont d'étroits ruisseaux de roche chaude s'élevant à travers le manteau terrestre et s'étalant comme une calotte de champignon sous la croûte. La flottabilité du matériau, une partie en fusion, fait gonfler la croûte vers le haut. La théorie des panaches du manteau a été proposée dans les années 1970 pour expliquer l'activité géothermique qui se produit loin de la limite d'une plaque tectonique, comme Hawaï et Yellowstone.

Le panache du manteau de Marie Byrd Land s'est formé il y a 50 à 110 millions d'années, bien avant la formation de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. A la fin de la dernière glaciation vers 11, il y a 000 ans, la calotte glaciaire a traversé une période de rapide, perte de glace soutenue lorsque les changements dans les conditions météorologiques mondiales et l'élévation du niveau de la mer ont poussé l'eau chaude plus près de la calotte glaciaire, comme c'est le cas aujourd'hui. Seroussi et Ivins suggèrent que le panache du manteau pourrait faciliter ce type de perte rapide.

Leur papier, "Influence d'un panache du manteau de l'Antarctique occidental sur les conditions basales de la calotte glaciaire, " a été publié dans le Journal of Geophysical Research:Solid Earth .