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    Les lacs secrets de l'Antarctique  
    Sylvie Rouat - Science et Avenir no. 766, décembre 2010 - 2010-12-01      
    Les projets d'exploration des lacs subglaciaires du continent blanc, encore méconnus, se multiplient. Au risque de contaminer d'éventuelles formes de vie ?  
    L'été arrive, dans l'hémisphère austral. Dans les laboratoires russes, anglais, américains ou français, des scientifiques préparent leurs équipements avant de rejoindre l'Antarctique pour plusieurs mois, Mais cette année, l'ambiance est différente : la saison 2010-2011 pourrait bien marquer un tournant décisif dans la connaissance du continent blanc. Trois équipes s'apprêtent en effet à explorer les dessous mystérieux de la calotte glaciaire, là où coulent d'étranges neuves de glace et où donnent plus de 350 lacs d'eau douce isolés de la surface depuis des millions d'années. Ce sont les Russes qui vont probablement ouvrir le bal à la station de recherche de Vostok, au coeur de continent, dans l'un des endroits les plus solitaires du monde. Valeri Loukine, directeur des expéditions antarctiques russes, a en effet annoncé qu'ils atteindraient d'ici à février 2011 les eaux du lac Vostok, le plus grand des lacs subglaciaires connus à ce jour. L'existence de ce vaste réservoir, enfoui sous 4 kilomètres de glace à l'aplomb de la station a été découverte au début des années 1970, à raide de radars aéroportés.  
    En 1993, le Britannique Jeff Ridley, du University Collège de Londres, le cartographie en s'aidant de ces données, D'une longueur d'environ 250 km pour 50 de large, il est divisé par une sorte de digue en deux bassins de profondeurs différentes - 400 mètres côté nord, 800 mètres côté sud. En mai 2005, une île a été trouvée en son centre. En tout, pour une surface de 15'690 km2, Vostok contient un volume de 5'400 km2 d'eau d'une extrême pureté. «Ce lac devait déjà exister à l'époque où l'Antarctique a commencé à s'englacer, il y a quelque trente millions d'années, explique Jean-Robert Petit, du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE) de Grenoble, qui a fréquemment travaillé sur place. Peut-être a-t-il gelé à cette époque. Ensuite, comme il se trouve dans une tranchée profonde du socle rocheux, il a pu se développer à la faveur d'un flux géothermique.»  
   

Cette eau douce ultra-pure est isolée depuis des millions d'années

 
    En trente millions d'années d'isolement parfait, ce réservoir d'eau liquide pourrait avoir développé des formes de vie propres, peut-être totalement inédites. De quoi faire fantasmer n'importe quel biologiste… Mais comment explorer ce monde inconnu sans le contaminer ? Celte question a été posée aux Russes qui s'apprêtaient au début des années 2000 à y plonger via un mode traditionnel de forage électromécanique. Ils auraient pour cela utilisé en guise de liquide antigel des tonnes de fréon et de kérosène ! Cette technique a cours à Vostok depuis les années 1960, lorsque les Soviétiques ont entrepris d'explorer les archives du climat contenues dans les couches de glaces accumulées là au fil des millénaires, jusqu'à atteindre la profondeur de 3'666 mètres il y a deux ans. Entretemps, la communauté internationale s'était émue d'une possible contamination des eaux du lac. Aussi, en mars, lors de la réunion de l'Union américaine de géophysique (AGU) à Baltimore, Valeri Loukine a présenté une nouvelle méthode de forage, plus… propre. «Actuellement, les Russes ne sont plus qu'à 120 mètres de la surface du lac, explique Jean-Robert Petit. Lorsqu'ils parviendront à 20 ou 30 mètres, ils utiliseront une sonde thermique et un fluide de forage à base de silicone, moins agressif que le kérosène.» L'impact biologique devrait donc être moindre.  
    En outre, les chercheurs russes planifient de diminuer, dans la dernière ligne droite, la pression dans le tube de forage pour permettre à l'eau de remonter dans le trou et d'y geler afin d'être extraite sous forme de carotte l'année suivante. Mais certains scientifiques restent sceptiques. « J'ai des doutes sur la qualité biologique et chimique des échantillons obtenus», souligne Jean-Robert Petit, qui s'interroge également sur le calendrier : «Contrairement à ce qu'ils annoncent, je ne pense pas que les Russes atteignent le lac Vostok cette année. Chaque saison, ils forent en moyenne 50 mètres. Logiquement, il leur faudrait encore deux ou trois ans pour franchir les 120 mètres restants.»  
   

A Vostok, un forage russe tout près du but

 
   
 
    350 lacs subglaciaires, dont certains communiquent par un véritable réseau hydraulique, ont été recensés par les glaciologues. Ce réseau invisible est dissimulé sous la calotte glaciaire de 3'000 à 4'000 mètres d'épaisseur, qui s'étend sur les 14 millions de kilomètres carrés du continent blanc. Ces masses d'eau sont maintenues liquides par la chaleur de la Terre et la pression de la calotte glaciaire. Le lac de Vostok est le plus grand d'entre eux, avec une superficie comparable à celle de la Corse et une profondeur de plus de 1'500 m en dessous du niveau de la mer. Le forage au-dessus de lui a dépassé les 3'650 m de profondeur et n'est plus qu'à une centaine de mètres de l'interface liquide, après avoir pénétré sur plus de 120 m d'épaisseur une couche de glace formée par le regel des eaux du lac.  
   
 
   

 

 
    Quel que soit le résultat de la saison russe, 2011 marquera aussi le début d'une nouvelle aventure, cette fois à Ellsworth, un autre lac invisible situé à l'opposé du continent, en Antarctique occidental. Dix universités et instituts de recherche britanniques, ainsi que trois centres américains (dont le Jet Propulsion Laboratory de la Nasa) ont uni leurs forces, sous la direction du Britannique Neil Ross, afin d'atteindre et explorer ce peut réservoir antarctique de 10 km de long enseveli sous 3,5 km de glace. Pour le forage, pas de mélange chimique agressif, mais juste de l'eau chaude filtrée et stérilisée. Une fois le toit du lac percé, un petit robot sous-marin entrera en scène. Selon David Blake, du British Antarctic survey, «le trou de forage devra offrir un diamètre de 36 cm pour permettre à cette sonde bardée d'instruments d'entrer», afin d'y faire mesures et prélèvements. Un petit carotteur traversera ensuite les 150 mètres de profondeur du lac jusqu'au plancher sédimentaire, où il prélèvera un échantillon de 2 à 3 mètres qui devraient livrer l'histoire géologique de cette région. Peut -être y trouvera-t-il des formes de vie bactérienne? L'espoir est grand… Mais, cette saison, les opérations commenceront doucement, Il s'agira d'abord de repérer le terrain et surtout de développer et tester les instruments, Les opérations de percement ne débuteront pas avant 2012, et l'exploration devrait s'achever à l'horizon 2013. Au même moment, dans cette partie ouest du continent, les Américains mettront sur les rails un programme encore plus ambitieux, puisqu'il s'agira d'étudier tout un système aquatique subglaciaire, sans doute l'un des derniers environnements hydrologiques inexplorés de notre planète. Conçu par neuf institutions scientifiques américaines et 14 groupes de recherche, le projet Wissard (Whillans lce Stream Subglacial Access Research Drllling) s'étendra sur toute la prochaine décennie. Il a pour objectif d'étudier la stabilité de la plateforme de Ross dans un contexte de réchauffement climatique. Cette vaste barrière de glace de 800 kilomètres de long et d'une hauteur de 50 mètres est grande comme la France, avec une surface d'environ 487'000 km2, Si les eaux qui la baignent se réchauffent, elle pourrait se détacher de l'Antarctique et contribuer à une augmentation du niveau de la mer de trois à cinq mètres, «ce qui aurait des implications économiques qui n'épargneraient pas les Etats-Unis», note Jean-Robert Petit. Cette partie de l'Antarctique est en effet la plus sensible au changement climatique et on y observe d'énormes pans de glace qui se détachent du continent pour dériver vers de plus basses latitudes.  
   

Y a-t-il de la vie sous la calotte glaciaire ?

 
    Depuis quarante ans, le lac Vostok entretient tous les fantasmes quant à l'existence dans ses eaux de formes de vie inconnues. Scientifiques - et journalistes - le comparent régulièrement à Europe, une lune de Jupiter qui abrite un océan subglaciaire, lui-même susceptible de receler des microbes extraterrestres. En réalité, Vostok pourrait bien se révéler le lieu le plus stérile de la planète. Il se situe en effet à 250 km en aval d'un glacier qui semble alimenter le plus profond de ses deux bassins par la fusion de ses glaces. A l'autre bout, le lac rejette de l'eau qui gèle. Ainsi, par ce lent mouvement de fusion puis de gel, l'eau du lac se renouvelle entièrement en 80'000 ans. «Mais en regelant, l'eau abandonne dans le lac ses bulles d'air. Au final, elle doit être très oxygénée et pourrait ainsi stériliser le milieu», avance Jean-Robert Petit. Pourtant, ailleurs la vie émerge des dessous glaciaire sous des formes inattendues, comme le montre l'exemple des empreintes ADN de bactéries thermophiles découvertes en 2004, par l'équipe du LGGE de Grenoble, dans des inclusions de sédiments que le glacier de Vostok a raclés. Ces bactéries, qui vivent à 54°C dans des sources chaudes, pourraient provenir de failles profondes sous Vostok, utilisant pour leur métabolisme l'hydrogène des profondeurs de la Terre. Les habitants du continent blanc nous réservent sans doute encore bien des surprises.  
   

 

 
    Le lac Whillans est l'un des éléments clés de ce réseau hydrographique. Plus dynamique que ses cousins de Vostok et d'Ellsworth, il est connecté à l'océan proche qui baigne la plate-forme de Ross. A l'aide des données satellitaires, l'équipe de Slawek Tulaczyk et Andrew Fisher, géologues à. l'université de Santa Cruz (Etats-Unis), a observé de fortes variations de la surface glaciaire au-dessus du lac, avec des mouvements d'élévation et de creusement d'une amplitude de 10 mètres ! Cela laisse penser que cette réserve se vidange et se remplit régulièrement. Pour comprendre ce phénomène, les chercheurs américains vont faire la cartographie radar du lac au cours des deux prochaines saisons, avant de forer les 700 mètres de glace qui le recouvrent en 2012-2013. Un forage qui se veut exemplaire, puisqu'il utilisera lui aussi de l'eau chaude, filtrée et stérilisée avec de puissantes doses de rayons ultraviolets. Les scientifiques y plongeront ensuite des capteurs de pression, une caméra pour inspecter la glace et un robot pour prélever des sédiments. Le tout soigneusement stérilisé, bien sûr, pour éviter de contaminer une éventuelle vie aquatique. Enfin, une sonde de deux mètres de long bardée de capteurs devrait être envoyée dans les profondeurs du plancher du lac, afin de mesurer l'activité géothermique du socle rocheux, qui réchauffe la calotte par en dessous et alimente les lacs en eau douce. Une première !  
    Autre grand volet du programme Wissard : l'étude des fleuves de glace qui coulent à grande allure - 1'000 mètres par an - sous la calotte glaciaire. Quel sera leur rôle si le réchauffement climatique déstabilise la région ? Il s'agit donc de savoir à quel point ils alimentent la plate-forme en glace, à quelle vitesse ils charrient leurs flots gelés vers l'océan, contribuant ainsi à une fragilisation du reste de la calotte… Surtout, quel est leur «moteur» ? Certains chercheurs pensent que ce mouvement est dû à la présence d'une couche d'eau liquide entre la base de ces fleuves et le socle rocheux du continent. Une couche d'eau qui serait alimentée par un réseau de lacs subglaciaires soumis à la très forte pression de la calotte, et qui se videraient régulièrement vers des poches où la pression est moindre. Un mouvement de remplissage par chaleur géothermique et de vidange par pression qui serait sans cesse recommencé. A moins que ce soit le socle lui-même qui fasse office de planche à savon si les roches cristallines ou les boues qui le composent sont particulièrement lisses…  
   

Sondages sismiques menés par les glaciologues britanniques en 2008 pour cartographier le lac Elisworth.

 
    Enfin, dernier composant de Wissard, et non des moindres : l'étude de «la ligne d'échouage» de la plate-forme de Ross, cette langue glaciaire accrochée au continent qui est particulièrement sensible aux variations du niveau de la mer. Les chercheurs projettent d'envoyer un petit sous-marin qui circulerait sous la plate-forme jusqu'aux rives du continent. Il enverrait alors les premières images jamais réalisées de ce rivage obscur, une zone de transition qui devrait évoluer rapidement au cours des prochaines décennies de réchauffement climatique. Et qui pourrait accélérer la dislocation de la plate-forme de Ross en milliers d'icebergs géants qui encombreront les flots de l' océan Antarctique. Voire au-delà… De plus, les chercheurs espèrent ainsi comprendre comment s'effectue une circulation visiblement active entre l'océan et toute cette région côtière. La saison dernière, en effet, Robert Bindschadler et son équipe de la Nasa ont plongé une caméra dans un trou creusé à quelque 20 kilomètres de la mer. A leur stupéfaction, une crevette a longuement tournoyé autour de l'objectif, devenant dès lors une vedette mondiale ! Comment est-elle passée des profondeurs océaniques aux méandres glaciaires ? Nul ne le comprend encore, mais cela suggère, dit le chercheur «que l'on assiste à une empreinte biologique en expansion dans la région de la mer de Ross».  
    Les chercheurs espèrent élucider ces mystères dans un avenir proche. «Les dix prochaines années feront la part belle aux lacs et réseaux subglaciaires, résume Jean-Robert Petit. Je suis ébahi par l'ampleur des projets qui vont être lancés : un grand pas va être franchi dans notre connaissance de l'Antarctique.»  
       
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