La fonte de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental pourrait déclencher un remodelage catastrophique des terres situées en dessous

En raison de sa vaste et épaisse calotte glaciaire, l’Antarctique semble être une masse continentale unique et continue centrée sur le pôle Sud et s’étendant sur les deux hémisphères du globe. Le secteur de la calotte glaciaire de l’hémisphère occidental a la forme d’un pouce d’auto-stoppeur – une métaphore appropriée, car la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental est en mouvement. Affectée par le réchauffement des océans et de l’atmosphère terrestre, la calotte glaciaire qui se trouve au sommet de l’Antarctique occidental est fondant, s’écoulant vers l’extérieur et diminuant de taillele tout à un rythme étonnant.

Une grande partie du débat sur la fonte d’énormes calottes glaciaires en période de changement climatique porte sur ses effets sur les populations. C’est logique : des millions de personnes verront leurs maisons endommagées ou détruites par montée du niveau de la mer et les ondes de tempête.

Mais qu’arrivera-t-il à l’Antarctique lui-même à mesure que les calottes glaciaires fondront ?

Dans les couches de sédiments accumulées sur les fonds marins depuis des millions d’années, chercheurs comme nous ont découvert des preuves que lorsque l’Antarctique occidental a fondu, il y a eu une augmentation rapide de l’activité géologique terrestre dans la région. Le les preuves prédisent ce qui nous attend pour l’avenir.

Un voyage de découverte

Il y a 30 millions d’années déjà, une calotte glaciaire recouvrait une grande partie de ce que nous appelons aujourd’hui l’Antarctique. Mais au cours de l’époque du Pliocène, qui a duré il y a 5,3 millions à 2,6 millions d’années, la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental a considérablement reculé. Plutôt qu’une calotte glaciaire continue, il ne restait plus que de hautes calottes glaciaires et des glaciers au sommet ou à proximité des sommets des montagnes.

Il y a environ 5 millions d’années, les conditions autour de l’Antarctique ont commencé à se réchaufferet la glace de l’Antarctique occidental a diminué. Il y a environ 3 millions d’années, la Terre entière est entrée dans une phase climatique chaude, semblable à celle qui se produit aujourd’hui.

Les glaciers ne sont pas stationnaires. Ces grandes masses de glace se forment sur terre et s’écoulent vers la mer, se déplaçant sur le substrat rocheux et grattant les matériaux du paysage qu’elles recouvrent, et transportant ces débris au fur et à mesure que la glace se déplace, presque comme un tapis roulant. Ce processus s’accélère lorsque le climat se réchauffe, tout comme la mise bas dans la mer, qui forme des icebergs. Les icebergs chargés de débris peuvent ensuite transporter ces roches continentales vers la mer, les laissant tomber au fond de la mer à mesure que les icebergs fondent.

Début 2019, nous avons participé à un grand voyage scientifique – Expédition 379 du Programme international de découverte des océans – jusqu’à la mer d’Amundsen, au sud de l’océan Pacifique. Notre expédition visait à récupérer des matériaux dans les fonds marins pour découvrir ce qui s’était passé dans l’Antarctique occidental pendant sa période de fonte il y a si longtemps.

À bord du navire de forage JOIDES Resolution, les travailleurs ont abaissé une foreuse à près de 13 000 pieds (3 962 mètres) jusqu’au fond de la mer, puis ont foré 2 605 pieds (794 mètres) dans le fond de l’océan, directement au large de la partie la plus vulnérable de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental.

La foreuse a fait remonter de longs tubes appelés « carottes », contenant des couches de sédiments déposés il y a 6 millions d’années et aujourd’hui. Nos recherches se sont concentrées sur des sections de sédiments datant de l’époque du Pliocène, lorsque l’Antarctique n’était pas entièrement recouverte de glace.

Une découverte inattendue

À bord, l’une d’entre nous, Christine Siddoway, a eu la surprise de découvrir un galet de grès rare dans une section perturbée du noyau. Les fragments de grès étant rares dans le noyau, l’origine du galet présentait un grand intérêt. Les tests ont montré que le galet provenait de montagnes situées au plus profond de l’intérieur de l’Antarctique, à environ 1 300 kilomètres du site de forage.

Pour que cela se produise, les icebergs doivent avoir vêlé des glaciers coulant des montagnes intérieures et avoir ensuite flotté vers l’océan Pacifique. Le galet a fourni la preuve qu’un passage océanique en eau profonde – plutôt que l’épaisse calotte glaciaire actuelle – existait à l’intérieur de ce qui est aujourd’hui l’Antarctique.

Après l’expédition, une fois que les chercheurs sont retournés dans leurs laboratoires d’origine, cette découverte a été confirmée par l’analyse du limon, de la boue, des fragments de roche et des microfossiles également présents dans les carottes de sédiments. Les propriétés chimiques et magnétiques du matériau du noyau ont révélé une chronologie détaillée des retraits et des avancées de la calotte glaciaire sur de nombreuses années.

Un signe clé est venu des analyses menées par Keiji Horikawa. Il a essayé de faire correspondre les fines couches de boue du noyau avec le substrat rocheux du continent, pour tester l’idée selon laquelle les icebergs avaient transporté de tels matériaux sur de très longues distances. Chaque couche de boue s’est déposée juste après un épisode de déglaciation, lorsque la calotte glaciaire s’est retirée, créant un lit d’argile caillouteuse transportée par des icebergs. En mesurant les quantités de divers éléments, dont le strontium, le néodyme et le plomb, il a pu lier des fines couches de boue spécifiques dans les carottes de forage aux signatures chimiques des affleurements des montagnes Ellsworth, à 1 400 km de distance.

Horikawa n’a pas découvert un seul spécimen de ce matériau, mais jusqu’à cinq couches de boue déposées il y a entre 4,7 millions et 3,3 millions d’années. Cela suggère que la calotte glaciaire a fondu et que l’océan s’est formé, puis qu’elle a repoussé, remplissant l’intérieur, à plusieurs reprises, sur de courtes périodes de milliers à dizaines de milliers d’années.

Créer une image plus complète

Sa coéquipière Ruthie Halberstadt a combiné ces preuves chimiques et ce timing dans des modèles informatiques montrant comment un un archipel d’îles escarpées et couvertes de glace a émergé à mesure que l’océan a remplacé les épaisses calottes glaciaires qui remplissent désormais les bassins intérieurs de l’Antarctique.

Les changements les plus importants se sont produits le long de la côte. Les simulations du modèle montrent une augmentation rapide de la production d’icebergs et un retrait spectaculaire du bord de la calotte glaciaire vers les monts Ellsworth. La mer d’Amundsen s’est retrouvée obstruée par des icebergs provenant de toutes les directions. Les roches et les cailloux incrustés dans les glaciers flottaient vers la mer au sein des icebergs et tombaient au fond marin à mesure que les icebergs fondaient.

Des preuves géologiques de longue date provenant de l’Antarctique et d’ailleurs dans le monde montrent qu’à mesure que la glace fond et s’écoule, le la terre elle-même s’élève parce que la glace ne le presse plus. Ce changement peut causer tremblements de terreen particulier dans l’Antarctique occidental, qui se situe au-dessus de zones particulièrement chaudes du manteau terrestre qui peuvent rebondir à des taux élevés quand la glace au-dessus d’eux fond.

La libération de la pression sur les terres augmente également l’activité volcanique – comme c’est le cas en L’Islande aujourd’hui. La preuve en Antarctique provient d’une couche de cendres volcaniques que Siddoway et Horikawa ont identifiée dans les carottes, formées il y a 3 millions d’années.

La perte de glace et les mouvements ascendants il y a longtemps dans l’Antarctique occidental ont également déclenché d’énormes avalanches de roches et des glissements de terrain dans des roches fracturées et endommagées, formant des parois de vallées glaciaires et des falaises côtières. Les effondrements sous la mer ont déplacé de grandes quantités de sédiments du plateau marin. N’étant plus maintenues en place par le poids de la glace des glaciers et de l’eau des océans, d’énormes masses de roches se sont détachées et ont déferlé dans l’eau, produisant des tsunamis qui déclenché davantage de destruction côtière.

L’apparition rapide de tous ces changements a fait de l’Antarctique occidental déglacé une pièce maîtresse de ce que l’on appelle «géologie catastrophique.»

La recrudescence rapide de l’activité ressemble à ce qui s’est produit ailleurs sur la planète dans le passé. Par exemple, à la fin de la dernière période glaciaire de l’hémisphère Nord, il y a 15 000 à 18 000 ans, la région située entre l’Utah et la Colombie-Britannique a été soumise à des inondations dues à l’éclatement des lacs d’eau de fonte des glaciersrebonds de terrain, avalanches de roches et activité volcanique accrue. En côte Canada et Alaskade tels événements continuent de se produire aujourd’hui.

Retrait dynamique de la calotte glaciaire

L’analyse de la composition chimique des roches effectuée par notre équipe montre clairement que l’Antarctique occidental ne subit pas nécessairement un changement progressif et massif d’un état couvert de glace à un état libre de glace, mais oscille plutôt entre des états très différents. Chaque fois que la calotte glaciaire disparaissait dans le passé, cela provoquait un chaos géologique.

L’implication future pour l’Antarctique occidental est que lorsque sa calotte glaciaire s’effondrera à nouveau, les événements catastrophiques reviendront. Cela se produira à plusieurs reprises, à mesure que la calotte glaciaire recule et avance, ouvrant et fermant les connexions entre différentes zones des océans du monde.

Cet avenir dynamique pourrait entraîner des réponses tout aussi rapides dans la biosphère, telles que des algues fleurissent autour des icebergs dans l’océanentraînant un afflux d’espèces marines dans les voies maritimes nouvellement ouvertes. De vastes étendues de terre sur les îles de l’Antarctique occidental s’ouvriraient alors à la croissance d’une couverture végétale moussue et d’une végétation côtière qui rendre l’Antarctique plus vert que son blanc glacial actuel.

Nos données sur le passé de la mer d’Amundsen et les prévisions qui en résultent indiquent que les changements terrestres dans l’Antarctique occidental ne seront pas lents, graduels ou imperceptibles d’un point de vue humain. Au contraire, ce qui s’est passé dans le passé risque de se reproduire : des changements géologiques rapides qui sont ressentis localement comme des événements apocalyptiques tels que des tremblements de terre, des éruptions, des glissements de terrain et des tsunamis – avec des effets à l’échelle mondiale.

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