Les ruisseaux de glace se déplacent sous l'effet de minuscules tremblements de glace

Les grands courants de glace de l'Antarctique et du Groenland sont comme des fleuves gelés, transportant la glace des immenses nappes glaciaires intérieures jusqu'à la mer - et un changement dans leur dynamique contribuera de manière significative à l'élévation du niveau de la mer. Afin d'estimer l'ampleur de l'élévation du niveau de la mer, les climatologues s'appuient sur des simulations informatiques des courants glaciaires. Jusqu'à présent, ils et elles ont basé ces simulations sur l'hypothèse que les courants de glace s'écoulent lentement mais régulièrement dans la mer, comme du miel épais.

Cependant, les mesures par satellite de la vitesse d'écoulement des courants glaciaires montrent que ces simulations sont inexactes et ne reflètent pas correctement la réalité. Il en résulte des incertitudes considérables dans les estimations de la masse perdue par les courants glaciaires et de la rapidité et de l'ampleur de l'élévation du niveau des mers.

Les cours d'eau glacés se déplacent et s'écoulent

Aujourd'hui, une équipe de recherche dirigée par Andreas Fichtner, professeur à l'ETH Zurich, a fait une découverte inattendue : dans les profondeurs des courants de glace se produisent d'innombrables tremblements de terre de faible intensité qui se déclenchent les uns les autres et se propagent sur des distances de plusieurs centaines de mètres. Cette découverte permet d'expliquer l'écart entre les simulations actuelles des courants de glace et les mesures satellitaires, et les nouveaux résultats devraient également avoir un impact sur la façon dont les courants de glace sont simulés à l'avenir.

«L'hypothèse selon laquelle les courants de glace s'écoulent uniquement comme du miel épais n'est plus tenable. Ils se déplacent également avec un mouvement constant d'adhérence et de glissement», explique Andreas Fichtner. Le professeur de l'ETH Zurich est convaincu que cette découverte sera intégrée dans les simulations des courants glaciaires, ce qui rendra les estimations de l'évolution du niveau de la mer plus précises.

Les énigmes relatives aux carottes glaciaires résolues

De plus, les tremblements de glace expliquent l'origine de nombreux plans de faille entre les cristaux de glace dans les carottes de glace obtenues à grande profondeur. Ces plans de faille sont le résultat de mouvements tectoniques et sont connus des scientifiques depuis des décennies, mais aucune explication n'avait été trouvée jusqu'à présent.

«Le fait que nous ayons découvert ces tremblements de glace est une étape clé vers une meilleure compréhension de la déformation des courants de glace à petite échelle», explique Olaf Eisen, professeur à l'Institut Alfred Wegener et l'un des coauteurs de l'étude.

L'étude de cette équipe de recherche internationale dirigée par l'ETH Zurich vient d'être publiée dans la revue Science et implique également des scientifiques de l'Institut Alfred Wegener, du Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI), de l'Université de Strasbourg, de l'Institut Niels Bohr (NBI), de l'Institut fédéral suisse WSL et d'autres universités.

Le feu et la glace sont liés

Le fait que ces tremblements de glace ne soient pas observables en surface et qu'ils soient donc restés inconnus jusqu'à présent est dû à une couche de particules volcaniques située à 900 mètres sous la surface de la glace. Cette couche empêche les tremblements de se propager jusqu'à la surface. L'analyse de la carotte de glace a montré que ces particules volcaniques proviennent d'une éruption massive du mont Mazama, dans l'actuel Oregon (États-Unis), il y a environ 7700 ans. «Nous avons été stupéfaites et stupéfaits par cette relation jusqu'alors inconnue entre la dynamique d'un courant de glace et les éruptions volcaniques», se souvient Andreas Fichtner.

Le professeur de l'ETH Zurich a également remarqué que les tremblements de glace ont pour origine des impuretés présentes dans la glace. Ces impuretés sont également des restes de volcans : il s'agit de minuscules traces de sulfates qui ont pénétré dans l'atmosphère lors d'éruptions volcaniques et ont parcouru la moitié du globe avant de se déposer sur la calotte glaciaire du Groenland sous forme de chutes de neige. Ces sulfates réduisent la stabilité de la glace et favorisent la formation de microfissures.

Un forage de 2700 mètres dans la glace

Les scientifiques ont découvert les tremblements de glace à l'aide d'un câble à fibre optique inséré dans un trou de forage de 2700 mètres de profondeur et ont enregistré pour la première fois des données sismiques provenant de l'intérieur d'un énorme courant de glace. Ce trou a été foré dans la glace par des chercheurs et chercheuses du projet East Greenland Ice-core Project (EastGRIP), dirigé par l'Institut Niels Bohr et fortement soutenu par l'Institut Alfred Wegener, ce qui a permis d'extraire une carotte de glace de 2700 mètres de long. Une fois les travaux de forage terminés, les scientifiques ont profité de l'occasion pour descendre un câble à fibre optique à 1500 mètres dans le trou de forage et enregistrer des signaux provenant de l'intérieur du courant glaciaire en continu pendant 14 heures.

La station de recherche et le puits de forage sont situés sur le courant glaciaire du nord-est du Groenland (NEGIS), à environ 400 kilomètres de la côte. Le NEGIS est le plus grand courant de glace de l'inlandsis groenlandais, dont le recul contribue largement à l'élévation actuelle du niveau de la mer (environ 5% de l'élévation totale du niveau de la mer). Dans la zone de la station de recherche, la glace se déplace vers la mer à une vitesse d'environ 50 mètres par an.

Comme les tremblements de glace se produisent fréquemment sur une vaste zone dans les mesures des scientifiques, AndreasFichtner, chercheur à l'ETH Zurich, estime qu'il est également plausible qu'ils se produisent dans les cours d'eau glacés partout et tout le temps. Pour le vérifier, il faudra toutefois effectuer des mesures sismiques de ce type dans d'autres forages, ce qui est d'ores et déjà prévu.