La surface en grande partie sans relief de la calotte glaciaire du Groenland, vu depuis la fenêtre d'un avion P3 transportant des instruments géophysiques visant à détecter les caractéristiques géologiques en dessous. Crédit :Kirsty Tinto/Observatoire de la Terre Lamont-Doherty
Les scientifiques ont détecté ce qu'ils disent être les sédiments d'un immense lit de lac ancien scellé à plus d'un mile sous la glace du nord-ouest du Groenland - la toute première découverte d'une telle caractéristique sous-glaciaire n'importe où dans le monde. Apparemment formé à une époque où la zone était libre de glace mais maintenant complètement gelée, le lit du lac peut avoir des centaines de milliers ou des millions d'années, et contiennent des traces fossiles et chimiques uniques des climats et de la vie passés. Les scientifiques considèrent que ces données sont vitales pour comprendre ce que la calotte glaciaire du Groenland peut faire dans les années à venir à mesure que le climat se réchauffe, et ainsi le site fait une cible alléchante pour le forage. Un article décrivant la découverte est sous presse au journal Lettres des sciences de la Terre et des planètes .
"Cela pourrait être un important référentiel d'informations, dans un paysage aujourd'hui totalement occulté et inaccessible, " a déclaré Guy Paxman, chercheur postdoctoral à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia et auteur principal du rapport. "Nous travaillons pour essayer de comprendre comment la calotte glaciaire du Groenland s'est comportée dans le passé. C'est important si nous voulons comprendre comment elle se comportera dans les décennies à venir." La calotte glaciaire, qui fond à un rythme accéléré ces dernières années, contient suffisamment d'eau pour élever le niveau mondial de la mer d'environ 24 pieds.
Les chercheurs ont cartographié le lit du lac en analysant les données d'instruments géophysiques aéroportés qui peuvent lire les signaux qui pénètrent dans la glace et fournir des images des structures géologiques ci-dessous. La plupart des données provenaient d'avions volant à basse altitude au-dessus de la calotte glaciaire dans le cadre de l'opération IceBridge de la NASA.
L'équipe dit que le bassin abritait autrefois un lac couvrant environ 7, 100 kilomètres carrés (2, 700 milles carrés), environ la taille des États américains du Delaware et du Rhode Island réunis. Sédiments dans le bassin, vaguement en forme de couperet à viande, semblent mesurer jusqu'à 1,2 kilomètre (trois quarts de mile) d'épaisseur. Les images géophysiques montrent un réseau d'au moins 18 lits de cours d'eau apparents creusés dans le substrat rocheux adjacent dans un escarpement en pente au nord qui a dû alimenter le lac. Les images montrent également au moins un ruisseau de sortie apparent au sud. Les chercheurs ont calculé que la profondeur de l'eau dans l'ancien lac variait d'environ 50 mètres à 250 mètres (un maximum d'environ 800 pieds).
À l'aide d'instruments géophysiques, les scientifiques ont cartographié un immense bassin lacustre ancien (décrit ici en rouge) sous la glace du Groenland, couvrant environ 2, 700 milles carrés). Les couleurs plus rouges signifient des altitudes plus élevées, les vertes plus bas. Un système de cours d'eau incisé dans le substratum rocheux qui alimentait autrefois le lac est représenté en bleu. Crédit :Paxman et al., EPSL, 2020
Dans les années récentes, les scientifiques ont trouvé des lacs sous-glaciaires existants au Groenland et en Antarctique, contenant de l'eau liquide prise en sandwich dans la glace, ou entre le substrat rocheux et la glace. C'est la première fois que quelqu'un repère un lit de lac fossile, apparemment formé quand il n'y avait pas de glace, puis plus tard recouvert et congelé en place. Il n'y a aucune preuve que le bassin du Groenland contienne de l'eau liquide aujourd'hui.
Paxman dit qu'il n'y a aucun moyen de dire l'âge du lit du lac. Les chercheurs disent qu'il est probable que la glace ait périodiquement avancé et reculé sur une grande partie du Groenland au cours des 10 derniers millions d'années, et peut-être remontant jusqu'à 30 millions d'années. Une étude de 2016 dirigée par le géochimiste de Lamont-Doherty Joerg Schaefer a suggéré que la majeure partie de la glace du Groenland pourrait avoir fondu pendant une ou plusieurs périodes prolongées au cours du dernier million d'années, mais les détails de cela sont sommaires. Cette zone particulière aurait pu être couverte et découverte à plusieurs reprises, Paxman a dit, laissant un large éventail de possibilités pour l'histoire du lac. Dans tous les cas, Paxman dit, la profondeur importante des sédiments dans le bassin suggère qu'ils doivent s'être accumulés pendant des périodes sans glace sur des centaines de milliers ou des millions d'années.
"Si nous pouvions atteindre ces sédiments, ils pouvaient nous dire quand la glace était présente ou absente, " il a dit.
Les chercheurs ont rassemblé une image détaillée du bassin du lac et de ses environs en analysant le radar, les données gravimétriques et magnétiques recueillies par la NASA. Le radar à pénétration de glace a fourni une carte topographique de base de la surface terrestre sous-jacente à la glace. Cela a révélé les contours de la douceur, bassin de faible altitude, niché parmi les rochers de plus haute altitude. Les mesures de gravité ont montré que le matériau dans le bassin est moins dense que le dur environnant, roches métamorphiques - preuve qu'il est composé de sédiments lavés par les côtés. Les mesures du magnétisme (les sédiments sont moins magnétiques que la roche solide) ont aidé l'équipe à cartographier les profondeurs des sédiments.
Un lac nouvellement formé au bord de la calotte glaciaire du Groenland, exposer les sédiments libérés par la glace. De tels lits de lac deviennent courants à mesure que la glace recule. Crédit : Kevin Krajick/Institut de la Terre
Les chercheurs disent que le bassin s'est peut-être formé le long d'une ligne de faille désormais dormante, lorsque le substrat rocheux s'est étiré et a formé un point bas. Alternativement, mais moins probable, les glaciations précédentes ont peut-être creusé la dépression, le laisser se remplir d'eau lorsque la glace a reculé.
Ce que les sédiments pourraient contenir est un mystère. On a découvert que les matériaux lavés des bords de la calotte glaciaire contenaient des restes de pollen et d'autres matériaux, suggérant que le Groenland a peut-être connu des périodes chaudes au cours du dernier million d'années, permettant aux plantes et peut-être même aux forêts de s'installer. Mais les preuves ne sont pas concluantes, en partie parce qu'il est difficile de dater de tels matériaux en vrac. Le lit du lac nouvellement découvert, en revanche, pourrait fournir une archive intacte de fossiles et de signaux chimiques datant d'un passé lointain jusqu'ici inconnu.
Le bassin "peut donc être un site important pour de futurs forages sous-glace et la récupération d'enregistrements de sédiments qui peuvent fournir des informations précieuses sur la glaciation, histoire climatologique et environnementale" de la région, écrivent les chercheurs. Le sommet des sédiments se trouvant à 1,8 kilomètre sous la surface de la glace actuelle (1,1 mille), un tel forage serait intimidant, mais pas impossible. Dans les années 1990, les chercheurs ont pénétré près de deux milles dans le sommet de la calotte glaciaire du Groenland et ont récupéré plusieurs pieds de substrat rocheux - à l'époque, la carotte de glace la plus profonde jamais forée. L'exploit, qui a duré cinq ans, n'a pas été répété depuis au Groenland, mais un nouveau projet visant à atteindre un substrat rocheux moins profond dans une autre partie du nord-ouest du Groenland est prévu pour les prochaines années.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Université de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.
