L'Antarctique est l'une des parties de la Terre que nous connaissons le moins. En raison de l'énorme bouclier de glace, la collecte d'informations géophysiques sur place est extrêmement difficile et coûteuse. Les données satellitaires de l'Agence spatiale européenne (ESA) ont maintenant été utilisées comme base pour de nouvelles connaissances sur la structure profonde du continent. Des scientifiques de l'Université de Kiel (CAU) ont récemment publié leurs découvertes dans le Journal of Geophysical Research:Solid Earth en coopération avec des scientifiques du British Antarctic Survey, Grande Bretagne, et l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas.

Regarder dans les profondeurs depuis l'espace

Les données nouvellement évaluées de la mission satellitaire GOCE de l'ESA dédiée au champ gravitationnel terrestre, combiné avec des modèles sismologiques, permet un aperçu sans précédent de la lithosphère, qui se compose de la croûte et du manteau supérieur de la terre sous le continent gelé. Faire cela, Folker Pappa, chercheur doctorant à l'Université de Kiel et auteur principal de l'étude, avec Jörg Ebbing, Professeur de géophysique à l'Université de Kiel, utilisé des données de gradient spéciales du satellite, entre autres :« Cela permet un niveau de détail beaucoup plus élevé lors de l'analyse des structures en terre profondes, " dit Pappa. Cela permet aux chercheurs de tirer des conclusions sur des choses telles que la profondeur de la transition de la croûte au manteau - et ces mesures sont radicalement différentes sur la région de 14 millions de kilomètres carrés. " Sous l'Antarctique occidental, qui est géologiquement jeune, la croûte terrestre est relativement mince avec environ 25 kilomètres, et le manteau terrestre est visqueux à moins de 100 kilomètres de profondeur. Antarctique de l'Est, d'autre part, est un ancien bouclier cratonique et vieux de plus d'un milliard d'années. Ici, les roches du manteau ont encore des propriétés solides à plus de 200 kilomètres de profondeur."

La représentation de la structure 3-D profonde de l'Antarctique permet désormais également de nouvelles découvertes sur ce qu'on appelle l'ajustement glaciaire-isostatique, explique le co-auteur, le professeur Wouter van der Wal de l'Université de technologie de Delft :« Il s'agit d'un processus clé qui détermine comment le continent réagit à l'amincissement actuel et passé de la calotte glaciaire. Nous avons trouvé de grandes variations dans la température du manteau sous le continent, qui conduisent au soulèvement et à l'affaissement du sol à des vitesses très différentes à travers le continent. Ces nouvelles contraintes sur l'épaisseur de la croûte et de la lithosphère sont également essentielles dans la quête pour estimer le flux de chaleur géothermique de l'Antarctique et comment il affecte la fonte sous-glaciaire et l'écoulement de la calotte glaciaire. »

"Ce sont des interactions naturelles entre la glace et la terre solide. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible d'examiner ces processus de plus près dans l'Antarctique en détail en raison d'un manque de modèles terrestres, " a ajouté Pappa. Son point culminant personnel sont les montagnes sous-glaciaires Gamburtsev qui sont encore à peine explorées et à plus de trois mille mètres de haut :" La terre solide est la plus épaisse ici, à environ 260 kilomètres. C'est une structure passionnante, et nous ne savons pas exactement à quoi cela ressemble parce que la chaîne de montagnes est complètement recouverte de boucliers de glace."

L'Antarctique comme modèle 3D et sa connexion à d'autres continents

La recherche a été financée par l'Agence spatiale européenne dans le cadre des projets GOCE+Antarctica et 3-D Earth. Le consortium international des deux projets se compose de neuf institutions dans six pays européens. "La Terre en 3D nous offre de nouvelles découvertes géophysiques alléchantes sur la structure profonde et le développement de l'Antarctique. Ces nouveaux modèles montrant l'épaisseur de la croûte et de la lithosphère sont cruciaux pour comprendre la composition fondamentale et l'architecture tectonique de l'Antarctique, par exemple, " souligne le Dr Fausto Ferraccioli, géophysicien en chef au British Antarctic Survey et co-auteur de l'étude. "D'autres découvertes que nous pouvons tirer de l'inquiétude de l'étude sont les anciennes connexions entre l'Antarctique et d'autres continents tels que l'Australie, Afrique et Inde, " dit Ferraccioli.

"Nous apprenons enfin à bien connaître l'Antarctique, " dit Ebbing. En plus de la répartition de la température, les chercheurs ont également déterminé d'autres propriétés de la terre solide, tels que la composition et la densité de la roche.

Une partie du projet est un impressionnant modèle 3D de l'Antarctique, créé par l'ESA. Roger Haagmans de l'ESA a noté :« Ce sont des découvertes importantes également dans le contexte de la compréhension du changement du niveau de la mer en conséquence de la perte de glace de l'Antarctique. Lorsque la masse de glace est perdue, la Terre solide rebondit et cet effet doit être pris en compte dans les changements de volume de glace. Cela pourra être mieux déterminé une fois que la structure et la composition de l'intérieur de la Terre seront mieux comprises."