Une gigantesque cavité, les deux tiers de la superficie de Manhattan et près de 1, 300 mètres de haut—poussant au fond du glacier Thwaites dans l'Antarctique occidental est l'une des nombreuses découvertes inquiétantes rapportées dans une nouvelle étude dirigée par la NASA sur le glacier en voie de désintégration. Les résultats soulignent la nécessité d'observations détaillées des dessous des glaciers antarctiques pour calculer à quelle vitesse le niveau mondial de la mer augmentera en réponse au changement climatique.

Les chercheurs s'attendaient à trouver des écarts entre la glace et le substratum rocheux au fond de Thwaites, où l'eau de l'océan pourrait s'écouler et faire fondre le glacier par le bas. La taille et le taux de croissance explosif du nouveau trou, cependant, les a surpris. Il est assez grand pour contenir 14 milliards de tonnes de glace, et la majeure partie de cette glace a fondu au cours des trois dernières années.

"Nous soupçonnons depuis des années que Thwaites n'était pas étroitement attaché au substrat rocheux en dessous, " a déclaré Eric Rignot de l'Université de Californie, Irvine, et le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie. Rignot est co-auteur de la nouvelle étude, qui a été publié aujourd'hui dans Avancées scientifiques . « Grâce à une nouvelle génération de satellites, on voit enfin le détail, " il a dit.

La cavité a été révélée par un radar à pénétration de glace dans l'opération IceBridge de la NASA, une campagne aéroportée à partir de 2010 qui étudie les liens entre les régions polaires et le climat mondial. Les chercheurs ont également utilisé les données d'une constellation de radars à ouverture synthétique spatiaux italiens et allemands. Ces données à très haute résolution peuvent être traitées par une technique appelée interférométrie radar pour révéler comment la surface du sol en dessous s'est déplacée entre les images.

"[La taille] d'une cavité sous un glacier joue un rôle important dans la fonte, " a déclaré l'auteur principal de l'étude, Pietro Milillo du JPL. "Alors que de plus en plus de chaleur et d'eau pénètrent sous le glacier, ça fond plus vite."

Les modèles numériques des calottes glaciaires utilisent une forme fixe pour représenter une cavité sous la glace, plutôt que de laisser la cavité changer et grandir. La nouvelle découverte implique que cette limitation amène très probablement ces modèles à sous-estimer la vitesse à laquelle Thwaites perd de la glace.

De la taille de la Floride, Le glacier Thwaites est actuellement responsable d'environ 4 % de l'élévation du niveau de la mer dans le monde. Il contient suffisamment de glace pour élever l'océan mondial d'un peu plus de 2 pieds (65 centimètres) et protège les glaciers voisins qui augmenteraient le niveau de la mer de 8 pieds (2,4 mètres) supplémentaires si toute la glace était perdue.

Thwaites est l'un des endroits les plus difficiles à atteindre sur Terre, mais il est sur le point de devenir plus connu que jamais. La National Science Foundation des États-Unis et le British National Environmental Research Council organisent un projet sur le terrain de cinq ans pour répondre aux questions les plus critiques sur ses processus et ses caractéristiques. L'International Thwaites Glacier Collaboration commencera ses expériences sur le terrain dans l'hémisphère sud à l'été 2019-2020.

Comment les scientifiques mesurent la perte de glace

Il n'y a aucun moyen de surveiller les glaciers de l'Antarctique depuis le niveau du sol sur le long terme. Au lieu, les scientifiques utilisent des données d'instruments satellitaires ou aéroportés pour observer les caractéristiques qui changent à mesure qu'un glacier fond, comme sa vitesse d'écoulement et sa hauteur de surface.

Une autre caractéristique changeante est la ligne d'échouage d'un glacier - l'endroit près du bord du continent où il se soulève de son lit et commence à flotter sur l'eau de mer. De nombreux glaciers antarctiques s'étendent sur des kilomètres au-delà de leurs lignes d'ancrage, flottant au-dessus de l'océan ouvert.

Tout comme un bateau échoué peut à nouveau flotter lorsque le poids de sa cargaison est retiré, un glacier qui perd du poids de glace peut flotter au-dessus de la terre où il collait auparavant. Quand cela arrive, la ligne de mise à la terre recule à l'intérieur des terres. Cela expose davantage la face inférieure d'un glacier à l'eau de mer, augmentant la probabilité que sa vitesse de fusion s'accélère.

Une retraite irrégulière

Pour Thwaites, « Nous découvrons différents mécanismes de recul, ", a déclaré Millilo. Différents processus à diverses parties du front de 160 kilomètres de long du glacier désynchronisent les taux de retrait de la ligne d'ancrage et de perte de glace.

L'énorme cavité se trouve sous le tronc principal du glacier sur son côté ouest - le côté le plus éloigné de la péninsule antarctique occidentale. Dans cette région, à mesure que la marée monte et descend, la ligne de mise à la terre recule et avance sur une zone d'environ 2 à 3 miles (3 à 5 kilomètres). Le glacier s'est détaché d'une crête dans le substrat rocheux à un rythme constant d'environ 0,4 à 0,5 mille (0,6 à 0,8 km) par an depuis 1992. Malgré ce rythme stable de recul de la ligne de mise à la terre, le taux de fonte de ce côté du glacier est extrêmement élevé.

« Du côté est du glacier, le retrait de la ligne de mise à la terre s'effectue par de petits canaux, peut-être un kilomètre de large, comme des doigts qui s'étendent sous le glacier pour le faire fondre d'en bas, " dit Milillo. Dans cette région, le taux de recul de la ligne de mise à la terre a doublé, passant d'environ 0,4 mile (0,6 kilomètre) par an de 1992 à 2011 à 0,8 mile (1,2 kilomètre) par an de 2011 à 2017. Même avec ce recul accéléré, cependant, les taux de fonte de ce côté du glacier sont inférieurs à ceux du côté ouest.

Ces résultats mettent en évidence que les interactions glace-océan sont plus complexes qu'on ne le croyait auparavant.

Milillo espère que les nouveaux résultats seront utiles aux chercheurs de l'International Thwaites Glacier Collaboration alors qu'ils se préparent pour leur travail sur le terrain. « De telles données sont essentielles pour que les équipes de terrain se concentrent sur les zones où se situe l'action, parce que la ligne de mise à la terre recule rapidement avec des motifs spatiaux complexes, " il a dit.

« Comprendre les détails de la fonte de l'océan pour faire fondre ce glacier est essentiel pour projeter son impact sur l'élévation du niveau de la mer dans les décennies à venir, " dit Rignot.