Sous la calotte glaciaire de l'Antarctique, se trouve un continent couvert de rivières et de lacs, dont le plus grand est la taille du lac Érié. Au cours d'une année régulière, la calotte glaciaire fond et regèle, ce qui fait que les lacs et les rivières se remplissent et se drainent rapidement et rapidement de l'eau de fonte. Ce processus permet à la surface gelée de l’Antarctique de glisser plus facilement et de s’élever et de tomber à certains endroits de 6 mètres (20 pieds).
Selon une nouvelle étude menée par des chercheurs du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, il pourrait y avoir un panache mantellique sous la zone connue sous le nom de Marie Byrd Land. La présence de cette source de chaleur géothermique pourrait expliquer une partie de la fusion qui a lieu sous la plaque et pourquoi elle est instable aujourd'hui. Cela pourrait également aider à expliquer comment la feuille s'est effondrée rapidement dans le passé au cours des périodes précédentes de changement climatique.
L’étude, intitulée «Influence d’un panache du manteau de l’Antarctique occidental sur les conditions basales de la calotte glaciaire», a récemment paru dans le Journal of Geophysical Research: Solid Earth. L'équipe de recherche était dirigée par Hélène Seroussi du Jet Propulsion Laboratory, avec le soutien de chercheurs du Département des sciences de la terre et des planètes de l'Université de Washington et de l'Institut Alfred Wegener, du Helmholtz Center for Polar and Marine Research en Allemagne.
Le mouvement de la calotte glaciaire de l'Antarctique au fil du temps a toujours été une source d'intérêt pour les scientifiques de la Terre. En mesurant la vitesse à laquelle la calotte glaciaire monte et descend, les scientifiques sont en mesure d'estimer où et combien d'eau fond à la base. C’est à cause de ces mesures que les scientifiques ont commencé à spéculer sur la présence de sources de chaleur sous la surface gelée de l’Antarctique.
La proposition qu'un panache de manteau existe sous Marie Byrd Land a été faite pour la première fois il y a 30 ans par Wesley E. LeMasurier, un scientifique de l'Université du Colorado à Denver. Selon les recherches qu'il a menées, cela constituait une explication possible de l'activité volcanique régionale et une caractéristique du dôme topographique. Mais ce n'est que plus récemment que les levés d'imagerie sismique ont fourni des preuves à l'appui de ce panache du manteau.
Cependant, des mesures directes de la région sous la Terre Marie Byrd ne sont pas actuellement possibles. C'est pourquoi Seroussi et Erik Ivins du JPL se sont appuyés sur le modèle de système de calotte glaciaire (ISSM) pour confirmer l'existence du panache. Ce modèle est essentiellement une représentation numérique de la physique de la calotte glaciaire, qui a été développée par des scientifiques du JPL et de l'Université de Californie à Irvine.
Pour s'assurer que le modèle était réaliste, Seroussi et son équipe se sont appuyés sur des observations de changements d'altitude de la calotte glaciaire effectuées au cours de nombreuses années. Celles-ci ont été menées par le satellite Ice, Clouds and Land Elevation Satellite (ICESat) de la NASA et leur campagne aéroportée Operation IceBridge. Ces missions mesurent la calotte glaciaire antarctique depuis des années, ce qui a conduit à la création de cartes d'élévation tridimensionnelles très précises.
Seroussi a également amélioré l'ISSM pour inclure les sources naturelles de chauffage et de transport de chaleur qui se traduisent par le gel, la fonte, l'eau liquide, la friction et d'autres processus. Ces données combinées ont imposé de fortes contraintes sur les taux de fusion admissibles en Antarctique et ont permis à l'équipe de réaliser des dizaines de simulations et de tester un large éventail d'emplacements possibles pour le panache du manteau.
Ils ont découvert que le flux de chaleur provoqué par le panache du manteau ne dépasserait pas plus de 150 milliwatts par mètre carré. En comparaison, les régions où il n'y a pas d'activité volcanique connaissent généralement un flux d'exploit compris entre 40 et 60 milliwatts, tandis que les points chauds géothermiques - comme celui sous le parc national de Yellowstone - connaissent une moyenne d'environ 200 milliwatts par mètre carré.
Lorsqu'ils ont effectué des simulations dépassant 150 millwatts par mètre carré, le taux de fusion était trop élevé par rapport aux données spatiales. Sauf dans un endroit, qui était une zone à l'intérieur de la mer de Ross, qui est connue pour connaître des flux d'eau intenses. Cette région nécessitait un flux de chaleur d'au moins 150 à 180 milliwatts par mètre carré pour s'aligner avec ses vitesses de fusion observées.
Dans cette région, l'imagerie sismique a également montré que le chauffage pouvait atteindre la calotte glaciaire par une faille dans le manteau terrestre. Cela est également cohérent avec un panache du manteau, qui est considéré comme des ruisseaux étroits de magma chaud montant à travers le manteau de la Terre et se répandant sous la croûte. Ce magma visqueux gonfle alors sous la croûte et la fait gonfler vers le haut.
Lorsque la glace se trouve au-dessus du panache, ce processus transfère de la chaleur dans la calotte glaciaire, déclenchant une fonte et un ruissellement importants. En fin de compte, Seroussi et ses collègues fournissent des preuves convaincantes - basées sur une combinaison de données de surface et sismiques - pour un panache de surface sous la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. Ils estiment également que ce panache du manteau s'est formé il y a environ 50 à 110 millions d'années, bien avant que la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental ne se forme.
Il y a environ 11 000 ans, à la fin de la dernière période glaciaire, la calotte glaciaire a connu une période de perte de glace rapide et soutenue. Alors que les conditions météorologiques mondiales et l'élévation du niveau de la mer commençaient à changer, l'eau chaude s'est rapprochée de la calotte glaciaire. L'étude de Seroussi et Irvins suggère que le panache du manteau pourrait faciliter ce type de perte rapide aujourd'hui, tout comme il l'a fait lors du dernier début d'une période interglaciaire.
Il est important de comprendre les sources de perte de calotte glaciaire sous l'Antarctique occidental pour estimer la vitesse à laquelle la glace peut y être perdue, essentiellement pour prédire les effets du changement climatique. Étant donné que la Terre subit à nouveau des changements de température mondiale - cette fois, en raison de l'activité humaine -, il est essentiel de créer des modèles climatiques précis qui nous permettront de savoir à quelle vitesse la glace polaire fondra et le niveau de la mer augmentera.
Il nous aide également à comprendre comment l’histoire de notre planète et les changements climatiques sont liés, et quel effet ils ont eu sur son évolution géologique.
