Des chercheurs du Bristol Glaciology Center observent la vaste calotte glaciaire du Groenland, qui s'étend au-delà de l'horizon, lors d'une campagne de terrain de plus de trois mois en 2015. Les chercheurs ont campé dans une région reculée du Groenland, surveiller une grande rivière d'eau de fonte et prélever des échantillons pour examiner la concentration de silice et la signature isotopique. Crédit :Dr Jon Hawkings, Université de Bristol
De nouvelles recherches menées par des glaciologues et des géochimistes isotopiques de l'Université de Bristol ont révélé que la fonte des calottes glaciaires fournit aux océans environnants la silice nutritive essentielle.
La silice est nécessaire à un groupe d'algues marines (les plantes microscopiques des océans) appelées diatomées, qui l'utilisent pour construire leurs parois cellulaires vitreuses (appelées frustules).
Ce plancton absorbe des quantités de carbone importantes à l'échelle mondiale - ils éliminent le dioxyde de carbone de l'atmosphère via la photosynthèse, et agissent comme un puits de carbone naturel lorsqu'ils meurent et tombent au fond de l'océan - et forment la base de la chaîne alimentaire marine.
L'étude publiée aujourd'hui dans la revue Communication Nature suggère que l'eau de fonte glaciaire, à la fois dans le présent et au cours des périodes glaciaires passées, contient de la silice qui pourrait être utile pour soutenir la croissance des diatomées dans les océans autour des calottes glaciaires, qui abritent des pêcheries et une vie marine d'importance économique.
Les chercheurs montrent que la silice dans les eaux de fonte glaciaires de la calotte glaciaire du Groenland a une signature isotopique distinctive, différent de celui que l'on trouve dans d'autres rivières.
Les chercheurs ont déjà découvert que les diatomées et les éponges (qui construisent leur squelette à partir de silice) enfouies progressivement dans les sédiments océaniques depuis la dernière ère glaciaire ont une signature isotopique du silicium différente de celle de leurs parents modernes.
On pensait que cette signature isotopique plus légère était le résultat de l'évolution de l'activité des diatomées et des courants océaniques pendant et entre les périodes glaciaires. Cependant, les chercheurs pensent maintenant qu'un changement dans la signature isotopique des eaux fluviales alimentant l'océan pourrait expliquer ces changements.
De grandes quantités d'eaux de fonte glaciaires laiteuses provenant de la calotte glaciaire du Groenland se dirigent vers l'océan. La couleur laiteuse des eaux de fonte est causée par les grandes quantités de farine de roche finement moulue transportée par l'eau de fonte. Crédit :Dr Jon Hawkings, Université de Bristol
Dr Jon Hawkings, auteur principal de l'étude de l'École des sciences géographiques de l'Université de Bristol, Le Bristol Glaciology Center et le Cabot Institute for the Environment ont déclaré :« Dans cette étude, nous voulions savoir si la silice dans les eaux de fonte glaciaire d'une grande calotte glaciaire (Groenland) a une signature isotopique distinctive.
"Si c'est le cas, ensuite, les énormes quantités d'eau de fonte provenant de la fonte des calottes glaciaires pendant la déglaciation pourraient expliquer en partie le changement de la signature isotopique du silicium océanique qui a été enregistré précédemment. La fonte rapide de la calotte glaciaire au cours de la dernière période glaciaire a entraîné des périodes d'élévation du niveau de la mer supérieures à 3 cm par an (contre environ 0,3 cm par an actuellement).
« Aux sommets, les calottes glaciaires fondent environ 25, Chaque année, 000 km3 d'eau pénétraient dans les océans à cause de la fonte des calottes glaciaires - c'est plus de trois fois la quantité d'eau qui s'écoule actuellement du fleuve Amazone.
« Si la silice transportée par les eaux de fonte des calottes glaciaires a une signature isotopique distinctive, puis cela remodèle l'importance des calottes glaciaires, et les grands événements de déglaciation, sont dans les cycles biogéochimiques mondiaux.
Les chercheurs ont examiné les concentrations de silice dans les eaux de fonte et la signature isotopique du silicium de ces eaux de fonte (appelée δ30Si, que nous utilisons comme "marqueur" de silice glaciaire), à côté d'un modèle informatique utilisant ces données, et les résultats d'une carotte de sédiments marins au large des côtes de l'Islande qui montrent des changements distinctifs dans la composition isotopique du silicium des éponges pendant les périodes d'effondrement de la calotte glaciaire. Ils voulaient déterminer :
L'étude a conclu que les glaciers et les calottes glaciaires sont une composante sous-estimée du cycle de la silice, exporter de grandes quantités de silice réactive dans l'océan, qui pourrait être utilisé par les diatomées. Cela pourrait, disent les chercheurs, ont des implications majeures pour la santé des organismes siliceux marins pendant les périodes de couverture glaciaire importante et de déglaciation rapide.
Les eaux de fonte glaciaires transportant de la silice avec une signature isotopique distinctive s'écoulent dans les écosystèmes marins, où les algues microscopiques connues sous le nom de diatomées utilisent la silice pour construire leurs parois cellulaires vitreuses. Crédit :Dr Jon Hawkings, Université de Bristol
L'étude a montré que le ruissellement de la calotte glaciaire a la composition isotopique en silicium la plus légère jamais mesurée dans l'eau courante - les valeurs des eaux de fonte glaciaire sont bien inférieures à toutes les mesures du ruissellement fluvial non glaciaire.
En utilisant ces données combinées à un modèle informatique simple de l'océan depuis le dernier maximum de la période glaciaire (environ 21, il y a 000 ans), l'étude prédit que jusqu'à un tiers des changements observés dans la signature isotopique du silicium des organismes siliceux peuvent être expliqués par la fonte des calottes glaciaires massives qui, à leur apogée, couvraient jusqu'à 30 pour cent de la surface terrestre, y compris une grande partie de l'Amérique du Nord et de l'Europe, y compris une grande partie du Royaume-Uni.
La composition isotopique aide également à expliquer que l'eau de fonte provient de plus loin dans la calotte glaciaire à mesure que la période de fonte annuelle progresse, l'eau liquide de rinçage stockée à des centaines de mètres sous la glace.
Le Dr Hawkings a ajouté :« Nos résultats recadrent la vision traditionnelle de l'importance des calottes glaciaires dans les cycles biogéochimiques, specifically of the silica cycle.
"Previously the huge quantities of water and sediment delivered from the ice sheets of the last ice age wasn't fully considered as having a significant impact on marine chemistry and biology, but our study points that this is likely an oversight.
"Our interpretation of a number of other isotopic systems, and of changes to biogeochemical cycles since the last glacial maximum therefore likely needs re-evaluating."
There is still a lot of work needed to discover the importance of ice sheets in global nutrient cycles.
The research team will now work to establish if other glaciers carry significant quantities of isotopically distinctive silica to the oceans, by visiting a range of glaciers around Greenland (and further afield) to see if this relationship holds.
