Ruisseaux et lacs de glace sous l'inlandsis groenlandais
L'inlandsis groenlandais n'est pas une masse de glace statique, mais plutôt une masse dynamique de glace dense, fluide et déformée. La neige déposée sur les parties centrales de l'inlandsis est progressivement comprimée en glace qui s'écoule lentement vers la marge glaciaire. Au niveau de la marge glaciaire, la glace est éliminée par la fonte ou par la formation d'icebergs.
Inlandsis du Groenland © Mads Phil - Visit Greenland
Neige dense sur l'inlandsis
La nouvelle neige déposée sur l'inlandsis groenlandais a une densité comprise entre 50 et 70 kg/mètre cube, soit seulement 5 à 5 % de la densité de l'eau (qui est de 1 000 kg/mètre cube). Dans la partie centrale de l'inlandsis, la température ne dépasse jamais le point de congélation et la neige ne fond donc jamais. Au contraire, elle est ensevelie sous de nouvelles couches de neige, dont le poids comprime les couches inférieures, augmentant ainsi sa densité.
Lorsque la densité de la neige atteint 830 kg/mètre cube, ce qui correspond à une profondeur d'environ 80 mètres, tous les passages d'air entre les cristaux sont obturés, de sorte que le seul air présent est celui des bulles emprisonnées. À mesure que la profondeur augmente, la densité de la glace s'accroît encore et, à 917 kg/mètre cube, les bulles d'air sont comprimées. À ce stade, la glace est devenue de la glace de glacier. À ce stade, la glace ne peut plus être comprimée.
Carottage de la glace, au plus profond de la calotte glaciaire
Le forage de carottes de glace au Groenland a commencé en 1955 et depuis lors, de nombreuses carottes courtes et profondes ont été extraites de la calotte glaciaire. Un projet récent - le North Greenland Eemian Ice Drilling (NEEM) - était un projet international de carottage de la glace visant à récupérer un enregistrement intact de la période interglaciaire d'il y a 115 000 à 130 000 ans.
Les scientifiques ont découvert que cette période était plus chaude qu'on ne le pensait. En fait, ils ont constaté que le climat du Groenland était d'environ 8 degrés Celsius plus chaud qu'aujourd'hui au cours de la dernière période interglaciaire. Les données proviennent de carottes de glace forées sur plus de 2,5 kilomètres dans la calotte glaciaire, chaque couche enregistrant les chutes de neige annuelles.
À l'instar des cernes de croissance des arbres, les scientifiques ont pu déterminer l'âge de la glace. En laboratoire, les chercheurs ont examiné l'isotope lourd de l'oxygène O18 dans la carotte de glace afin de déterminer la température des nuages au moment où la neige est tombée, et donc le climat dans le passé. Les bulles d'air piégées ont également été examinées avec les échantillons de l'ancienne atmosphère, ce qui a permis d'obtenir des informations sur la composition de l'air.
Recréer les climats du passé
À partir des données des carottes de glace, les scientifiques ont pu recréer les températures annuelles près de 130 000 ans en arrière. Les données indiquent qu'au cours de cette période chaude, il y a eu une fonte intense de la surface, que l'on peut voir dans la carotte de glace sous forme de couches d'eau de fonte recongelée.
En fait, l'eau de fonte de la surface a pénétré dans la neige sous-jacente où elle s'est à nouveau transformée en glace. D'après des études climatiques antérieures, les scientifiques savent que cette fonte de surface s'est produite très rarement au cours des 5 000 dernières années.
Les scientifiques ont également constaté que la calotte glaciaire résiste à la hausse des températures, les données indiquant que le volume de la calotte glaciaire n'a pas diminué de plus de 25 % au cours des 6 000 années les plus chaudes de la période.
Ruisseaux de glace s'écoulant sous la calotte glaciaire
Le projet actuel de carottage de la glace au Groenland, l'East Greenland Ice core Project (EGRIP), qui durera jusqu'en 2020, tente de comprendre le comportement des courants glaciaires qui traversent la calotte glaciaire du Groenland. Ces courants de glace se déversent dans l'océan et représentent la moitié de la perte de masse de la calotte glaciaire du Groenland.
Dans la partie nord-est du Groenland, le plus grand courant de glace commence directement au niveau de la ligne de partage des glaces centrale et traverse la calotte glaciaire en forme de coin pour se jeter dans l'océan par le biais de trois grands courants de glace. L'apparition du courant de glace sur la ligne de partage des glaces serait due à une forte fonte à la base, les courants de glace atteignant une vitesse de 100 mètres par an à 200 kilomètres de la ligne de partage des glaces (mais toujours à 500 kilomètres de la côte).
Au cours des prochaines années, le projet prévoit le forage d'une carotte de glace à travers les 2 550 mètres de glace jusqu'au socle rocheux, afin de comprendre la dynamique de l'écoulement de la glace dans un ruisseau de glace et de comprendre les processus hydriques.
Des efforts multinationaux sur la glace
Le projet impliquera des scientifiques d'environ six pays, les agences de financement nationales du Danemark, de l'Allemagne, du Japon, de la Norvège et des États-Unis s'étant déjà engagées à soutenir EGRIP sur le plan financier et logistique, par exemple en prêtant un avion LC-130 équipé de skis et en partageant les coûts des vols avec la National Science Foundation des États-Unis, ou en prêtant un avion DC3 et des véhicules avec l'Allemagne. La Suisse, la France, la Chine et l'Italie ont également annoncé leur participation au projet.
De l'ADN préservé dans la glace
Avant que les scientifiques ne forent des carottes de glace dans l'inlandsis groenlandais, les seuls fossiles trouvés provenaient de zones libres de glace et décrivaient des périodes climatiques chaudes passées. Toutefois, grâce aux carottages profonds effectués au Groenland, les chercheurs découvrent aujourd'hui des vestiges moléculaires congelés d'espèces passées, ou "ADN fossile", qui peuvent être datés de plusieurs centaines de milliers d'années.
En analysant l'ADN d'organismes préhistoriques, les scientifiques peuvent se faire une idée des écosystèmes qui existaient lors des périodes chaudes précédentes au Groenland. Cela est possible grâce aux températures froides de l'inlandsis groenlandais qui gèlent l'ADN : normalement, l'ADN se décompose et se fragmente, mais dans les environnements gelés, le taux de décomposition ralentit et si l'ADN est recouvert de particules de sol ou se trouve dans un environnement sec ou froid, ou dans le pergélisol, le taux de décomposition diminue encore plus car les particules de sol ont un effet protecteur.
Lacs sous-glaciaires
Outre les ruisseaux de glace, les scientifiques ont également découvert deux lacs sous-glaciaires à 800 mètres sous la calotte glaciaire du Groenland, chacun d'entre eux mesurant environ 8 à 10 kilomètres carrés. Les scientifiques du Scott Polar Research Institute de l'université de Cambridge ont utilisé des mesures radar aéroportées pour révéler les lacs situés sous la calotte glaciaire. Steven Palmer, chercheur principal, a déclaré que "les résultats montrent que des lacs sous-glaciaires existent au Groenland et qu'ils constituent une partie importante du système de plomberie de la calotte glaciaire".
Les chercheurs ont constaté que les lacs nouvellement découverts sont probablement alimentés par les eaux de surface de la fonte qui s'écoulent à travers les fissures de la glace. En fait, un lac de surface situé à proximité pourrait également réalimenter les lacs sous-glaciaires pendant les étés chauds. Cela signifie que les lacs font partie d'un système ouvert et sont reliés à la surface, ce qui est différent des lacs de l'Antarctique qui sont souvent des écosystèmes isolés car les températures de surface restent inférieures au point de congélation toute l'année.
Auparavant, les scientifiques pensaient que la surface de glace plus abrupte du Groenland signifiait que toute l'eau se trouvant sous la glace était repoussée vers la marge et que, la glace du Groenland étant plus fine que celle de l'Antarctique, les lacs qui se seraient formés auraient rapidement gelé, car la glace plus épaisse de l'Antarctique peut agir comme une couverture isolante qui empêche la congélation de l'eau piégée sous la surface.
Par Halorache (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
Ce que la glace nous apprend sur les étoiles
De même que la vie sur Terre dépend de l'eau liquide et que l'étude de la glace nous renseigne sur les climats passés, l'étude de la glace sur d'autres planètes et lunes nous renseignera sur les climats passés et sur l'évolution de ces parties du système solaire. Heureusement, les scientifiques n'ont pas besoin de se rendre sur des planètes lointaines pour comprendre leur histoire. Ils peuvent se rendre au Groenland ou en Antarctique, car la Terre, les planètes et les lunes du système solaire sont toutes issues du même nuage de poussière et de gaz, et les scientifiques peuvent donc faire des "estimations" des climats probables sur d'autres planètes de notre système.
