La plupart d’entre nous pensent que la glace est éphémère. Il se forme lorsqu’il fait froid et fond une fois qu’il se réchauffe (ou que vous versez du sel dessus). Pourtant, les glaciers sont la preuve que la glace peut persister. La glace qui forme les glaciers met des siècles à se former et peut rester pendant des centaines de milliers d’années… et peut-être beaucoup, beaucoup plus longtemps.
Mais ce n’est pas tout! Non seulement la glace persiste, mais c’est un excellent archiviste. Il peut stocker des informations sur toutes sortes de choses dans l’atmosphère terrestre comme les particules (telles que les cendres volcaniques ou la poussière soufflée par le vent), les aérosols (comme sulfurique acide) ou des gaz (comme le dioxyde de carbone piégé sous forme de bulles). Toutes ces données peuvent ensuite être utilisées pour enregistrer les changements du climat de la Terre à long terme.
Glace glaciaire
Glace glaciaire dans le glacier gris du sud de la Patagonie. Crédit : Felipe Alarcón, Wikimedia Commons.
Pourquoi donc? Pour comprendre les capacités de comptabilité de la glace, nous devons examiner à quel point la glace glaciaire se forme. Ce n’est pas comme la glace sur votre allée, mais plutôt quelque chose qui se forme au fil des décennies, voire des siècles. Tout ce qu’il faut, c’est du froid et du temps.
Les glaciers et la glace commencent avec de la neige. Dans les endroits qui reçoivent beaucoup de neige chaque année, une partie de cette neige peut ne pas fondre pendant les mois d’été les plus chauds. Ensuite, la neige de l’année suivante tombe sur cette vieille neige… et le processus se répète année après année. La neige la plus ancienne se réchauffe et se refroidit, perdant peut-être de la masse à cause de la fonte (ou de la sublimation – passant directement au gaz), mais la neige se condensera en granules de glace appelées névé, puis en glace et enfin en glace glaciaire.
La glace glaciaire est aussi proche de la “roche” que l’eau peut l’être sur Terre, formant un réseau imbriqué de cristaux de glace qui peuvent ressembler à du granit au microscope. Cette glace glaciaire aurait pu commencer autant de pieds de neige mais se réduit à moins d’un pouce de glace. Dans cette couche, il reste des particules solides comme des cendres, des débris de roche tombés sur la glace, des particules d’aérosol et tout ce qui s’y trouvait. De plus, les bulles d’air qui échantillonnent l’atmosphère lorsque la neige tombe se retrouvent piégées dans la glace. En fin de compte, vous obtenez couche après couche de glace qui enregistre les chutes de neige annuelles sur ce glacier.
Cristaux de glace dans la banquise antarctique sous un microscope polarisant. Crédit : Sepp Kipfstuhl, Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine, Bremerhaven, Allemagne
La glace glaciaire est bizarre. C’est solide, mais ça peut couler en pente et sous pression. Les glaciers et les calottes glaciaires peuvent mesurer des centaines de pieds à des kilomètres d’épaisseur et toute cette pression peut déformer la glace. La glace peut s’écouler lorsque la glace au fond d’un glacier descend. C’est ainsi qu’un les avancées glaciaires, lorsque la neige s’accumule au sommet du glacier et que l’accumulation fait couler le fond. Inversement, lorsque la glace fond vers le bas du glacier, elle peut reculer.
Le record de la carotte de glace
Ainsi, lorsque les scientifiques se rendent dans des endroits comme le Groenland ou l’Antarctique, ils peuvent découper une carotte de forage dans la glace pour lire les conditions passées sur Terre. La glace près du sommet est plus récente et plus on descend en profondeur, plus elle est ancienne. Certaines des plus anciennes carottes de glace continues sur Terre contiennent des enregistrements annuels qui remonter 800 000 ans en arrière.
Maintenant, il y a un certain nombre de mises en garde quand il s’agit de lire les enregistrements climatiques des carottes de glace. Si la glace a été fortement déformée, si la glace inférieure a été remplacée par de la glace plus jeune ou si le fond de la glace a fondu, votre enregistrement est alors beaucoup plus difficile ou impossible à interpréter. Vous pouvez également perdre de la glace par le haut par fonte ou sublimation, laissant la glace plus ancienne exposée à la surface. La question devient alors comment pouvez-vous déterminer l’âge de la glace sous vos pieds ?
Trouver de la très vieille glace
Une réponse pourrait consister à examiner les éléments rares qui se forment lorsque le noticias est frappé par les rayons cosmiques de l’espace. Une étude récente dans The Cryosphere par Marie Bergelin et ses collègues tente d’utiliser les sédiments enfermés dans des carottes de glace pour déterminer la dernière fois que les sédiments étaient à la surface, donc l’âge de la glace dans laquelle ils se trouvent. Ils ont peut-être fini par trouver de la glace dans le Ong Vallée de l’Antarctique qui a plus de 4 millions d’années.
Carotte de glace prélevée dans la vallée d’Ong, Antarctique. Il y avait beaucoup de variations dans les carottes de glace que l’équipe a récupérées, certaines sections étaient de la glace claire et propre, tandis que d’autres étaient pleines de roches et de sédiments. Crédit : Jaakko Putkonen, Programme antarctique des États-Unis
Nucléides cosmogéniques sont des isotopes d’éléments comme le béryllium, le néon et l’aluminium. Ils se forment lorsque les rayons cosmiques de l’espace frappent les minéraux, provoquant la rupture des éléments et la formation de ces isotopes rares. Rayons cosmiques ne pénètrent pas profondément dans la roche ou la glace, donc en regardant les quantités de ces éléments à la surface des roches et comment ces éléments se sont décomposés, vous pouvez modéliser les âges d’exposition et d’enfouissement du matériau.
La vallée Ong de l’Antarctique est une vallée glaciaire profonde dans le Montagnes transantarctiques. Il a des glaciers actifs mais aussi des zones de vieille glace stagnante recouverte de roches et de débris. Bergelin et ses collègues ont découpé des carottes de glace dans cette vieille glace pour examiner les sédiments dans les roches afin de déterminer quand elles ont été enfouies, donnant ainsi un âge minimum de la glace.
Interpréter les âges
Maintenant, ça peut être désordonné. La glace dans ces vallées n’a peut-être pas fondu (la température moyenne dans la vallée d’Ong est de -11F (-24C). Au lieu de cela, la la glace sublime au soleil, de sorte que la jeune glace se perd au fil des ans. Dans la vallée d’Ong, il pourrait y avoir plus de 22 mètres de glace par million d’années. C’est beaucoup de glace à vaporiser.
Dans la carotte de glace d’environ 30 pieds (9,4 mètres) qui a été découpée par Bergelin et ses collègues, ils ont identifié plusieurs lots de glace et de surfaces. En utilisant les mesures de nucléides cosmogéniques, ils ont trouvé l’âge d’exposition et d’enfouissement de différentes surfaces. Certaines des glaces les plus jeunes avaient environ 1,3 million d’années de plus. Les surfaces plus profondes de la glace indiquent qu’elles ont été enterrées dans la glace il y a environ 3 millions d’années et encore plus profondément, il y a environ 4,3 à 5,1 millions d’années.
Pour mettre cela en perspective, si ces périodes glaciaires sont correctes, alors la glace la plus ancienne s’est formée à partir des chutes de neige lorsque Des australopithèques parcouraient l’Afrique de l’Est. Les couches intermédiaires se formaient près du moment où les outils de pierre ont été utilisés pour la première fois par nos ancêtres profonds et la surface représente la neige du sommet de Homme debout.
La clé pour savoir si ces nouveaux âges peuvent être utilisés pour comprendre le climat passé est compliquée. Les mesures de nucléides cosmogéniques peuvent être semées d’embûches en fonction de la manière dont les échantillons ont été prélevés et du type d’hypothèses utilisées. Pour que ces âges soient acceptés, la communauté scientifique va regarder de près ce que les auteurs ont fait pour déterminer ces dates.
S’ils sont exacts, alors l’examen des matériaux piégés dans la glace de la vallée d’Ong pourrait nous donner un aperçu du climat de la Terre qui remonte à bien plus loin que ce que nous avons pu faire avec la glace. Cela pourrait également nous donner de nouveaux outils pour trouver de la glace encore plus ancienne ailleurs.
