Les inondations dévastatrices de la période glaciaire qui se sont produites dans le nord-ouest du Pacifique fascinent les scientifiques | Science

La Terre semble changer lentement. Les continents se déplacent d’environ un demi-pouce en un an. Le niveau de la mer monte de moins d’un quart de pouce dans le même laps de temps. Les montagnes sont constamment érodées mais, pour nous, semblent se tenir aujourd’hui comme elles l’étaient hier et avant-hier. L’histoire géologique de notre planète ressemble souvent à une évolution lente et brutale. Mais ce n’est pas toute l’histoire. Parfois, les changements géologiques surviennent de manière surprenante, violemment rapide, laissant des cicatrices à la surface de la Terre. Les Scablands canalisés du nord-ouest du Pacifique, un paysage plein de plateaux plats qui s’élèvent entre des canyons aux parois abruptes, font partie des paysages profondément modifiés qui ont amené les chercheurs à repenser ce qu’ils supposaient auparavant. Les blessures géologiques sont la preuve dramatique que des changements rapides et catastrophiques ont joué un rôle important dans la formation de notre planète.

Les Scablands, principalement situés dans le sud-est de l’État de Washington, portent les signes d’un incroyable événement glaciaire. Il y a entre 14 000 et 18 200 ans, d’immenses lacs glaciaires aux limites des calottes glaciaires ont éclaté de leurs barrages naturels et se sont précipités sur le paysage, parcourant les collines et laissant tomber des pierres massives au fur et à mesure. Des collines entières ont été emportées alors que les eaux de crue déversaient du gravier, des rochers et des sédiments dans de nouveaux endroits, presque comme secouant un grand Etch-a-Sketch géologique. Mais il s’agit d’une compréhension relativement nouvelle, largement acceptée seulement depuis les années 1970. Il a fallu des décennies aux géologues pour construire même un aperçu de ce que représentent les Scablands, une réalisation qui s’est avérée être un tournant pour la science. Car si des inondations intenses ont pu sculpter de telles caractéristiques une fois dans l’histoire de la Terre, elles auraient sûrement pu changer les paysages à d’autres moments et à d’autres endroits, même ceux aussi éloignés que la surface martienne.

Les géologues n’ont commencé à comprendre l’histoire des Scablands qu’il y a un siècle. Dans les années 1920, le naturaliste J Harlen Bretz a écrit plusieurs articles descriptifs sur les bassins étranges et les canaux étranges de la région. Ces canaux avaient été créés par le déplacement de l’eau, mais la façon dont l’eau avait autrefois coulé dans la région semblait n’avoir aucun sens. “Les canaux montent et descendent, ils s’unissent et se divisent, ils se dirigent vers les pentes arrière et traversent le sommet”, a écrit Bretz, “ils ne pourraient pas être conçus de manière plus erratique et impossible.” La seule conclusion raisonnable, a proposé Bretz, était que les Scablands ont été créés par des inondations massives et de courte durée.

Les collègues de Bretz n’étaient pas prêts pour une telle conclusion. Depuis que la géologie est devenue une science au 19ème siècle, une grande partie du domaine a été influencée par le concept d’uniformitarisme – que le présent est la clé du passé. Au sens large, c’est une excellente règle. La Terre continue de changer et nombre de ces altérations, de l’érosion aux éruptions volcaniques, se sont également produites dans le passé. Mais certaines stipulations supplémentaires à l’ancienne formulation de l’idée ont été inutilement considérées comme la vérité. L’un d’eux était que la Terre change à un rythme lent et graduel et qu’un changement rapide et catastrophique était impossible. L’idée de Bretz sur la formation des Scablands va à l’encontre de ce que de nombreux géologues ont accepté. Les canaux ont été creusés sur de longues périodes par les rivières, pensaient d’autres géologues, et non par des inondations soudaines.

Pour Bretz, la preuve était sans équivoque. Entre autres choses, les Scablands contenaient des couches de gravier de plusieurs centaines de pieds de haut. Des cours d’eau lents n’auraient pas pu laisser d’aussi vastes accumulations. Les morceaux de gravier sont plus gros et plus lourds que les particules de sable ou de limon, ce qui nécessite une eau plus rapide pour ramasser le gravier et le transporter. Des dépôts de gravier aussi hauts que des gratte-ciel ont dû nécessiter une quantité incroyable d’eau à écoulement rapide. Le modèle était également cohérent avec la géologie sous-jacente de la région. La roche sous les dépôts massifs d’inondation était une roche volcanique relativement friable, facilement cassable et sculptée. La fragilité de ces couches rocheuses a permis aux inondations de creuser des canaux et des canyons d’une manière à laquelle des roches plus dures auraient été plus résistantes. Pourtant, le fait que Bretz n’ait pas pu identifier la source des eaux de crue a poussé beaucoup à rejeter son idée, et ce n’est que lorsque des preuves d’événements similaires – tels que des lits d’inondation de la période glaciaire trouvés dans le Montana – que d’autres experts ont commencé à reconsidérer ce que Bretz avait proposé. Finalement, dans les années 1970, les géologues dédaigneux ont changé d’avis. Quelque chose de catastrophique s’est vraiment produit pour créer les Scablands.

Non pas que le comportement ou l’histoire de ces inondations soient complètement compris. “Il y a beaucoup de questions en suspens et beaucoup de gens réfléchissent attentivement aux Scablands”, déclare Kelsay Stanton, doctorant en géologie à l’Université de Washington. Même si les experts sont convaincus que de vastes lacs glaciaires ont fourni l’eau pour les inondations, les volumes précis des inondations répétées sont inconnus et le moment des dizaines d’explosions n’a pas encore été déterminé en détail. “L’inondation glaciaire du nord-ouest du Pacifique n’est pas un sujet clos”, déclare Stanton.

Une partie de ce qui permet aux géologues de continuer à retourner dans les Scablands est que les outils à la disposition des scientifiques ont beaucoup changé depuis l’époque de Bretz. “Il existe maintenant de nombreuses méthodes de géochronologie et de modélisation informatique qui n’étaient pas disponibles lorsque Bretz et d’autres premiers chercheurs cartographiaient la région”, explique Karin Lehnigk, doctorante en géologie à l’Université du Massachusetts à Amherst. Ces inondations répétées ont affecté l’océan, note-t-elle, l’afflux d’eau douce réduisant la salinité du Pacifique nord pendant des années et modifiant la façon dont l’eau plus froide et plus salée des couches profondes de l’océan a circulé. Les inondations ont touché plus que les terres qu’elles ont parcourues et ont servi de modèles pour la façon dont nos glaciers modernes pourraient modifier la circulation océanique à mesure qu’ils fondent en raison du réchauffement climatique. De nouvelles méthodologies à grande échelle peuvent offrir certaines de ces informations et ces techniques raffinées se sont révélées essentielles, car personne n’a jamais été témoin d’une inondation comme celles qui ont créé les Scablands. “Il n’y a pas d’exemples modernes d’inondations à cette échelle que nous puissions observer directement pour comprendre quels processus se déroulent réellement de la même manière que les gens qui étudient, disons, les rivières”, dit Lehnigk.

Le travail de Lehnigk et ses collègues peut même être en mesure de reconstituer à quoi ressemblait le paysage avant que les dizaines d’inondations ne créent les Scablands. “Je faisais du travail sur le terrain en 2017 avec mon directeur de thèse et deux de nos collègues”, se souvient Lehnigk, “et nous avons commencé à discuter de la possibilité d’étendre les profils de la rivière avant l’inondation dans le canyon pour reconstruire le sol avant l’inondation”. Cela a mis Lehnigk sur la voie de chercher des indices sur les Scablands modernes sur ce qu’était la région à l’ère glaciaire. Même s’il n’y a aucun moyen de recréer définitivement à quoi ressemblait le paysage, note-t-elle, la façon dont l’eau sculpte le substrat rocheux peut être utilisée pour commencer avec la topographie actuelle et revenir en arrière pour estimer les conditions de départ et détecter des variables comme où la roche était plus susceptible de s’éroder ou d’être résistant. C’est une façon de rejouer des inondations dont on ne peut plus être témoin.

De nouvelles techniques, y compris les scans LiDAR pour cartographier le terrain et les modèles numériques utilisés pour estimer l’eau évacuée par les glaciers, révèlent davantage de preuves de diverses crues débordantes à d’autres périodes et endroits, du fleuve Mississippi à l’Himalaya, et même à Mars. Les explorations de la planète rouge ont trouvé des paysages très similaires aux Scablands et à d’autres canaux créés par les inondations. Avant même que les missions de la NASA ne trouvent des preuves d’eau liquide sur Mars, les cicatrices géologiques ne laissaient aucun doute sur le fait que l’eau se précipitait autrefois sur la surface de la planète. La recherche est réciproque, aidant les chercheurs à affiner ce que nous comprenons comment de tels événements se sont produits dans l’espace et dans le temps, un mariage de l’ancien uniformitarisme avec une compréhension que le changement peut se produire rapidement et à des échelles totalement inconnues pour nous. “C’est une rue à double sens”, dit Lehnigk, “en en apprenant davantage sur la surface de Mars, nous acquérons une meilleure compréhension des processus de surface sur Terre.”