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De puissantes inondations ont creusé de profonds canyons sur Terre. De nouvelles recherches suggèrent que cela a peut-être nécessité moins de puissance qu'on ne le pensait auparavant. La collecte de telles données, cependant, peut être exigeant.
"Nous avons appliqué tellement de force que le radeau s'est presque replié comme une palourde, " dit Willem van der Bilt.
Il se souvient d'une paisible journée de septembre dans le nord de l'Islande en 2018. Sur un petit lac nommé Ástjörn, lui et un collègue se tenaient sur un radeau constitué d'une plate-forme métallique au sommet d'un canot pneumatique. Un troisième collègue avait été envoyé à terre, tandis que les deux chercheurs du Bjerknes Center for Climate Research et du Département de géosciences de l'Université de Bergen ont eu du mal à terminer leur travail.
En dessous d'eux, un tube en plastique avait été enfoncé de cinq mètres dans les sédiments du lac, assez profond pour traverser cinq mille ans d'argile et de sable déposés. Assez profond pour être coincé.
C'était le genre de travail qu'ils avaient fait plusieurs fois auparavant. Les échantillons de sédiments du fond de l'océan et des lacs sont l'une des sources de données les plus importantes pour les paléoclimatologues. Couche par couche, la boue et les plantes pourries se déposent au fond, le matériau le plus ancien au plus bas et le matériau le plus jeune au sommet, constituant une archive de tout ce que l'eau a conservé pendant des milliers d'années.
Cette fois, les conditions étaient inhabituelles. Le tube était coincé dans la cendre volcanique, et le radeau de métal gémit et gémit.
« Nous avons appuyé sur la carotte de sédiments avec un cric de voiture, en regardant anxieusement le rivage et en se demandant :peut-on nager assez vite pour l'atteindre, " dit Willem van der Bilt. " C'était assez terrifiant. "
Trouvé des restes de mégainondations
D'un coup, le tube avec le noyau est sorti, et le radeau tenu. Leur effort n'a pas été vain. A l'intérieur du tube, ils ont trouvé des preuves de trois inondations majeures qui ont changé le paysage plus radicalement que ce qu'ils auraient pu le faire. Les inondations étaient grandes, mais pas si génial.
Les résultats ont été publiés dans la revue Communications Earth &Environmenttoday, par Willem van der Bilt et ses collègues du Bjerknes Center for Climate Research, l'Université de Bergen, Université métropolitaine de Manchester, Institut royal néerlandais pour la recherche maritime, Université d'Utrecht et Université John Moores de Liverpool.
Les chercheurs concluent que des canyons et des gorges profonds peuvent avoir été formés par des inondations moins volumineuses qu'on ne le pensait auparavant. En conséquence, l'eau courante peut également faire plus de mal qu'on ne le pense. Cela rend les résultats importants bien au-delà d'une région peu peuplée du nord de l'Islande.
Le lac au bord de la rivière
Ástjörn ne faisait pas partie de leur plan de voyage initial. Willem van der Bilt appelle cela un projet parallèle d'un projet parallèle. Les scientifiques étaient dans le nord de l'Islande pour travailler sur le terrain pour un autre projet. Ils avaient terminé le travail quand ils sont arrivés sur ce petit lac sur la carte.
Une fois l'idée plantée, ils n'avaient aucune raison de ne pas y aller. Ils circulaient déjà avec du matériel de carottage de plusieurs mètres de long sur le toit de leur voiture.
Ástjörn est situé en aval de l'une des cascades les plus puissantes d'Europe, Dettifoss, dans la rivière Jökulsá á Fjöllum. Le nom signifie rivière glaciaire des montagnes. À travers des canyons profonds, cette rivière conduit l'eau de fonte du côté nord du deuxième plus grand glacier d'Europe, Vatnajökull, à l'océan du côté nord de l'Islande. À travers les âges, les flots tourbillonnants ont creusé des gorges, à certains endroits près d'une centaine de mètres de profondeur.
Mais Ástjörn ne fait pas partie de la rivière, c'est pourquoi il a attiré Willem van der Bilt. Les lacs qu'ils avaient déjà examinés, sont régulièrement alimentés en eau de fonte du Vatnajökull. Ástjörn est situé sur un plateau à côté et au-dessus de Jökulsá á Fjöllum, séparé de la plaine fluviale par un haut mur de tête.
"Il m'est venu à l'esprit que si la rivière devait déborder, les sédiments d'inondation s'accumuleraient dans le lac, " dit-il. " Ce n'est qu'après que nous avons réalisé qu'il s'agissait d'un cadre de recherche important sur un sujet particulier :les mégainondations en Islande. "
La barrière bloquant l'entrée d'Ástjörn se trouve à 30 mètres au-dessus de la plaine fluviale. Même les crues printanières les plus énergiques n'atteignent pas ce niveau. Volcans, briser les barrages de glace et rincer l'eau des glaciers sont nécessaires. Une inondation survenant une fois tous les mille ans nécessite un ajökulhlaup.
Les crues éclair de la glace
S'il y avait eu des gens en Islande il y a 3 500 ans, ils ont peut-être remarqué de la fumée blanche au-dessus du Vatnajökull. La vapeur d'eau s'est élevée et s'est condensée en nuages de minuscules gouttelettes. Les heures, jours ou semaines plus tard, la fumée était devenue grise, et de gros morceaux de cendres se sont déposés dans une dépression de la surface de la glace.
Les glaciers ne sont pas immobiles, et pour Vatnajökull, le sol en dessous non plus. Il y a des volcans actifs, et pendant les éruptions, la chaleur fait fondre la glace du glacier au-dessus. Des lacs immenses s'accumulent, endigué par le glacier. Le niveau de l'eau monte, et quand les barrages de glace finissent par se briser, l'eau s'engouffre dans les rivières. De telles crues sont appelées crues de débordement de lac glaciaire, ou par leur nom islandais, jökulhlaup, comme si le glacier lui-même descendait de la montagne.
L'écoulement de l'eau peut durer quelques heures ou quelques jours. Cela s'est produit il y a 3 500 ans et plusieurs fois avant et après, suffisamment pour creuser le canyon qui divise le paysage entourant Jökulsá á Fjöllum.
Si l'inondation est vraiment importante, l'eau peut traverser la barrière du côté nord d'Ástjörn.
Comme du ciment
De retour au labo à Bergen, Willem van der Bilt a ouvert la carotte de sédiments et l'a divisée en deux. Trois distincts, des couches grises pouvaient être vues entre le limon, sable et restes de plantes.
"Ça ressemblait à du ciment, " dit-il. " Nous avons pu voir immédiatement qu'il s'agissait de sédiments de crue. "
Les sédiments de crue sont des poussières fines, du sol volcanique sous Vatnajökull. Des analyses de laboratoire ont montré qu'ils se sont retrouvés à Ástjörn lors d'inondations vers 1350, Il y a 1500 et 3500 ans.
Les scientifiques paléo utilisent souvent du carbone pour dater des matériaux anciens. En Islande, la datation au carbone est compliquée. Les volcans crachent du CO
Dans les sédiments d'Ástjörn se trouvaient de minuscules particules de verre qui pouvaient être attribuées à des éruptions documentées en Islande. Que la rivière avait inondé ces trois fois, était déjà connu, mais les particules volcaniques ont permis de déterminer le temps avec plus de précision.
Un Mississippi islandais
Comme ils avaient trouvé des sédiments de ces inondations géantes dans le lac Ástjörn normalement déconnecté, ils pouvaient calculer la quantité d'eau qui avait creusé le canyon de Jökulsá á Fjöllum. Le nombre qu'ils ont trouvé, était beaucoup plus faible qu'on ne le supposait auparavant.
Même si Ástjörn et ses environs étaient un nouveau territoire pour Willem van der Bilt, il découvrit bientôt que d'autres scientifiques avaient déjà examiné les inondations et les canyons de Jökulsá á Fjöllum. Des simulations hydrologiques des niveaux de crue de la rivière existaient, et on savait quand différentes parties des gorges profondes avaient été formées. Lors des crues les plus extrêmes, le canyon a été creusé si intensément que l'emplacement de la cascade Dettifoss s'est déplacé loin vers le haut dans la rivière. Ces changements étaient datés.
Des simulations de crues mises à disposition, a montré que l'eau s'écoule dans Ástjörn lorsque le débit dans la rivière atteint 20 000 mètres cubes par seconde, à peu près autant que dans le Mississippi ou le Brahmapoutre. De telles inondations avaient déversé les sédiments ressemblant à du ciment que les chercheurs avaient trouvés, des inondations suffisamment importantes pour permettre à l'eau de franchir le seuil du côté nord du lac.
Si le débit dépasse 130 000 mètres cubes par seconde, l'eau peut également entrer dans Ástjörn par le sud. Une puissante chute d'eau éliminerait alors la plupart des sédiments déjà présents. Aucun signe d'un tel événement n'a été observé au cours des cinq mille ans de données couvertes par cette carotte de sédiments.
Ainsi, Willem van der Bilt et ses collègues pourraient conclure que les trois inondations, dans leurs secondes les plus violentes, avait amené entre 20 000 et 130 000 mètres cubes d'eau à travers les gorges de Jökulsá á Fjöllum.
C'est moins d'un tiers des estimations précédentes du courant requis pour créer ces gorges. Évidemment, l'eau s'est décapée plus efficacement qu'on ne le pensait.
L'eau devient une rectifieuse
Lorsque les lacs sous Vatnajökull traversent le barrage de glace, non seulement de l'eau, mais aussi des masses de sable et d'argile coulent dans le lit de la rivière.
"La rivière agit comme du papier de verre, ", explique Willem van der Bilt.
Le sable à la dérive permet aux eaux de crue de broyer plus de roches que l'eau pure n'aurait pu le faire.
Quel genre de minéral qui rencontre l'eau, importe aussi. À Jökulsá á Fjöllum, la lave s'est solidifiée pour former des colonnes de basalte. Lorsque d'énormes quantités d'eau s'écoulent autour et au-dessus de ces colonnes, ils cassent, basculer et sont entraînés par le courant. De cette façon, les canyons et les gorges sont creusés plus rapidement qu'ils ne le feraient si le substrat rocheux était érodé grain par grain.
Les découvertes de Willem van der Bilt confirment ce que les simulations informatiques ont montré ces dernières années. Il faut moins d'eau que prévu pour faire des marques significatives dans le paysage. Cela a également été observé lors des crues saisonnières. Cette étude est la première à documenter que c'est également le cas pour les mégainondations ne se produisant qu'une fois par millénaire.
Comme une autre planète
"Sans les plantes, L'Islande ressemblerait presque à Mars, " dit Willem van der Bilt.
Ástjörn est entouré de pâturages, bouleau et saule, mais sous la couverture verte, le paysage ressemble à celui de notre planète voisine. Les canyons sur Mars sont les signes d'un passé avec des mégainondations, événements que nous devons comparer aux rivières de la Terre pour en connaître l'étendue.
"J'adorerais aller sur Mars sur le terrain, mais je ne vois pas cela arriver de si tôt, " Willem van der Bilt rit.
L'Islande est accessible en quelques heures. Il y a peu d'endroits dans le monde où les géologues peuvent se rapprocher des pouvoirs de la nature. Des inondations de l'ampleur décrite dans la nouvelle étude, se produisent après tout aussi souvent qu'un an sur mille. Peu de décennies s'écoulent entre les crues de moindre explosion du Vatnajökull, et en 1996, une inondation assez importante s'est produite. Mais même si l'eau s'est fermée en 1725, les inondations n'ont jamais atteint Ástjörn dans les temps historiques.
Les mégainondations de Willem van der Bilt sont des marques dans une carotte de sédiments et des nombres provenant d'un modèle informatique. Des restes secs d'eau qui coulaient autrefois. Voir une véritable mégainondation depuis un hélicoptère serait autre chose. Donc, si cela se reproduisait ?
" J'irais, " dit-il. " De la sécurité d'un avion, et sachant que les gens sur le terrain sont hors de danger, J'aimerais voir un morceau de l'action. J'irais totalement."
