Courroies glaciaires et lacs sous la banquise du Groenland
Courroies glaciaires et lacs sous la banquise du Groenland
La banquise du Groenland n'est pas une masse statique de glace, mais plutôt une masse dynamique de glace dense, coulante et déformante. La neige déposée sur les parties centrales de la banquise est progressivement comprimée à la glace qui coule lentement vers la marge de glace. À la marge de glace, la glace est enlevée par fonte ou par division en icebergs.
Feuille de glace du Groenland. © Mads Phil - Visitez le Groenland
Neige dense sur la banquise
La nouvelle neige déposée sur la banquise du Groenland a une densité comprise entre 50 et 70 kg/mètre cube, ce qui ne représente que 5 à 5 % de la densité de l'eau (qui est de 1 000 kg/mètre cube). Dans la partie centrale de la banquise, la température ne monte jamais au-dessus de la congélation et la neige ne fond jamais.
Une fois que la densité de la neige atteint 830 kg/mètre cube, qui est d'environ 80 mètres de profondeur, tous les passages d'air entre les cristaux sont scellés de sorte que le seul air qui existe est dans les bulles piégées. À mesure que la profondeur augmente la densité de la glace augmente et à 917 kg/mètres cubes les bulles d'air sont comprimées. À ce stade la glace est devenue glace glacier. À ce stade la glace ne peut plus être comprimée.
Perçage du noyau de glace, profond dans la tôle
Le forage du noyau de glace au Groenland a commencé en 1955 et, depuis lors, de nombreux noyaux de glace courts et profonds ont été récupérés de la nappe glaciaire. Un projet récent – le forage de glace Eémian du Nord du Groenland (NEEM) – était un projet international de noyau de glace qui visait à récupérer un record non perturbé de la période interglaciaire il y a 115,000-130,000 ans.
En fait, les scientifiques ont constaté que le climat au Groenland était environ 8 degrés Celsius plus chaud qu'aujourd'hui au cours de la dernière période interglaciaire. Les données provenaient de carottes de glace forées à plus de 2,5 kilomètres dans la calotte glaciaire, chaque couche d'eau enregistrant la chute de neige annuelle.
Comme les anneaux d'arbres les scientifiques pourraient déterminer l'âge. Dans les laboratoires, les chercheurs ont examiné l'isotope d'oxygène lourd O18 Dans le noyau de glace pour déterminer la température dans les nuages quand la neige est tombée, et donc le climat dans le passé. Les bulles d'air piégé ont également été examinées avec les échantillons de l'atmosphère ancienne fournissant des connaissances sur la composition de l'air.
Recréer les climats passés
D'après les données du noyau de glace, les scientifiques pourraient recréer les températures annuelles de près de 130 000 ans dans le temps. Les données indiquent qu'au cours de cette période chaude, il y a eu une fonte intense de la surface qui peut être vue dans le noyau de glace comme des couches d'eau de fonte refrozen.
En fait, on a constaté que l'eau de fonte de la surface avait pénétré dans la neige sous-jacente où elle s'est de nouveau figée dans la glace. D'après des études climatiques antérieures, les scientifiques savent que cette fonte de la surface s'est produite très rarement au cours des 5 000 dernières années.
Les scientifiques ont également constaté que la calotte glaciaire est studieuse face à la hausse des températures, les données indiquant que le volume de la calotte glaciaire n'avait pas diminué de plus de 25 % au cours des 6 000 années les plus chaudes de la période.
Courroies glaciaires qui coulent sous la banquise
Le projet actuel de noyau de glace au Groenland, le projet de noyau de glace du Groenland oriental (EGRIP), qui durera jusqu'en 2020, tente de comprendre le comportement des cours d'eau de glace qui se trouvent dans la plate-forme glaciaire du Groenland.
Dans la partie nord-est du Groenland, le plus grand cours d'eau de glace commence directement à la division centrale de la glace et traverse la calotte glaciaire en forme de coin pour se nourrir dans l'océan à travers trois grands cours d'eau de glace. L'apparition du cours d'eau de glace sur la division de la glace est supposée être causée par une forte fonte à la base, les cours d'eau de glace atteignant des vitesses allant jusqu'à 100 mètres par an, à 200 kilomètres de la division de la glace (mais toujours à 500 kilomètres de la côte).
Au cours des prochaines années, le projet permettra de forer un noyau de glace à travers les 2 550 mètres de glace qui atteignent le substrat rocheux afin d'atteindre les objectifs de compréhension de la dynamique de l'écoulement de glace dans un ruisseau de glace et de comprendre les processus de l'eau.
Efforts multinationaux sur la glace
Le projet impliquera des scientifiques d'environ 6 pays avec des organismes nationaux de financement du Danemark, de l'Allemagne, du Japon, de la Norvège et des États-Unis qui se sont déjà engagés à soutenir EGRIP sur le plan financier et logistique, dont des exemples sont la National Science Foundation des États-Unis qui prête un avion LC-130 équipé de ski et partage les coûts des vols et l'Allemagne qui prête un DC3 et des véhicules.
DNA conservé dans la glace
Avant que les scientifiques ne forent des carottes de glace dans la banquise du Groenland, les seuls fossiles trouvés provenaient de zones exemptes de glace qui décrivaient les périodes climatiques chaudes passées. Cependant, avec l'avènement si le forage de carottes de glace profonde au Groenland, les chercheurs sont maintenant en train de rencontrer des restes moléculaires gelés d'espèces passées, ou «ADN fossile», qui peut être daté de centaines de milliers d'années.
En analysant l'ADN d'un organisme préhistorique, les scientifiques peuvent découvrir les écosystèmes qui ont été trouvés lors des périodes chaudes précédentes au Groenland. Ceci est possible en raison de la glaciation de la feuille de glace du Groenland : normalement, la décomposition de l'ADN et des fragments, cependant, dans les environnements gelés, le taux de décomposition ralentit et si l'ADN est recouvert de particules du sol ou est sec ou froid, ou pergélisol, alors le taux de décomposition tombe encore plus car les particules du sol ont un effet protecteur.
Lacs sous-glaciaires
En plus des cours d'eau de glace, les scientifiques ont également découvert deux lacs subglaciaux à 800 mètres au-dessous de la calotte glaciaire du Groenland, chaque lac mesurant environ 8 à 10 kilomètres carrés. Les scientifiques de l'Institut de recherche Scott Polar de l'Université de Cambridge ont utilisé des mesures radar aéroportées pour révéler les lacs sous la calotte glaciaire.
Les chercheurs ont constaté que les lacs nouvellement découverts sont probablement alimentés par la fonte de l'eau de surface qui s'écoule à travers les fissures de la glace. En fait, un lac de surface situé à proximité peut aussi reconstituer 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 demeurent inférieures au gel toute l'année.
Auparavant, les scientifiques croyaient que la surface de glace plus raide du Groenland signifiait que toute eau au-dessous de la glace était pressée à la marge et que parce que la glace au Groenland est plus mince que l'Antarctique, alors tous les lacs qui se seraient formés auraient rapidement gelé sur que la glace plus épaisse de l'Antarctique peut agir comme une couverture isolante qui empêche le gel de l'eau piégée sous la surface.
Par Halorache (œuvre personnelle) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
Ce que la glace nous dit sur les étoiles
Comme la vie sur Terre dépend de l'eau liquide et l'étude de la glace peut nous parler des climats passés, l'étude de la glace sur d'autres planètes et lunes nous parlera des climats passés et de l'évolution de ces parties du système solaire. Heureusement, les scientifiques n'ont pas à se rendre sur des planètes lointaines pour comprendre leur histoire. Ils peuvent se rendre au Groenland, ou en Antarctique, comme la Terre et les planètes et lunes dans le système solaire proviennent tous du même nuage de poussière et de gaz, et ainsi les scientifiques peuvent faire des «estimations» des climats probables sur d'autres planètes de notre système.