Il y a environ 34 millions d’années, à une époque où la Terre était bien plus chaude qu’aujourd’hui, l’Antarctique s’est figé. Il a fallu encore environ 25 millions d’années pour que la glace recouvre l’Arctique, et la question de savoir comment le pôle Sud a pris de l’avance intrigue les scientifiques depuis des décennies.
Les experts attribuent depuis longtemps la glaciation de l’Antarctique au refroidissement planétaire provoqué par la baisse des niveaux de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère, mais cela soulève deux problèmes. Premièrement, les calottes glaciaires ont commencé à se former alors que le climat était encore relativement doux. Et deuxièmement, si le refroidissement global était la seule cause, l’Arctique se serait figé à peu près au même moment.
Cette énigme indique qu’un autre facteur a dû déclencher la formation des calottes glaciaires antarctiques, et pour en comprendre les mécanismes, une équipe de chercheurs a plongé au cœur de l’histoire géologique de la Terre. Leurs résultats, publiés jeudi dans la revue Science, suggèrent que le soulèvement topographique régional provoqué par la rupture des continents au cours du Jurassique a offert un surcroît d’altitude qui a permis l’accumulation de neige et de glace.
« On a tendance à penser que la réduction du CO2 constitue l’intégralité de l’histoire, et cela compte énormément, mais elle n’agit pas seule : l’altitude et la latitude sont tout aussi cruciales pour déterminer si une calotte glaciaire peut se former et se stabiliser », a déclaré à Gizmodo par courriel Thomas Gernon, professeur des sciences de la Terre à l’Université de Southampton et auteur principal de l’étude.
Là où le relief s’élève, la glace se forme
Il y a environ 170 millions d’années, l’Antarctique et l’Afrique formaient ensemble le supercontinent Gondwana. Quand ils se sont séparés, la rupture a envoyé l’Antarctique dériver vers le pôle Sud et déclenché une suite d’événements bien plus profonds sous la surface de la Terre, explique Gernon dans un article publié sur The Conversation.
Les recherches antérieures de son équipe sur l’évolution du paysage en Afrique ont révélé que la rupture des continents déclenche des processus profonds dans le manteau qui redessinent le relief sur des dizaines de millions d’années. « L’Afrique et l’Antarctique étaient réunies jusqu’à leur rupture au Jurassique, nous avons donc supposé que les mêmes processus mantelliques que nous avions déduits en Afrique pourraient aussi avoir façonné les terres désormais piégées sous une épaisse glace en Antarctique », a déclaré Gernon.
Lorsque les continents se fracturent, du matériel fondu provenant du manteau terrestre remonte sous eux, se refroidit, puis retombe. Gernon et ses collègues appellent ces perturbations ressemblant à des lampes à lave des « vagues du manteau ». Alors que ces vagues se propagent dans le roc fondu, parcourant des centaines de kilomètres sous la surface, elles peuvent générer des impulsions de terrain élevé, bien loin de la zone de fracture d’origine.
Pour cette nouvelle étude, l’équipe de Gernon a utilisé des modèles informatiques pour simuler l’effet que ces vagues auraient pu avoir sur l’Antarctique oriental, qui abrite la plus grande calotte glaciaire du monde. Les résultats ont montré que les vagues du manteau élevaient progressivement cette partie du continent à des altitudes plus élevées, créant une falaise d’environ 2 kilomètres de hauteur près de la côte et un plateau élevé s’étendant sur environ 1 200 miles (2 000 km) à l’intérieur des terres. Le flux d’élévation a ensuite continué plus loin vers l’intérieur, atteignant les montagnes Gamburtsev environ 100 millions d’années plus tard.
Selon Gernon, la température de l’air chute d’environ 1,8 degré Fahrenheit (1 degré Celsius) pour chaque 100 mètres d’élévation gagnée. Les calculs de son équipe suggèrent que d’ici 45 millions d’années, le paysage de l’Antarctique oriental s’était suffisamment élevé pour que se forment des glaciers de montagne.
The more ice and snow accumulated, the more sunlight the continent reflected back into space, cooling the surrounding region. And as the air over Antarctica cooled, it held less water vapor, causing temperatures to decline further. These feedbacks allowed the mountain glaciers to expand across the continent and become the ice sheet we see today.
Une mise en garde
Bien que ces conclusions reposent sur des modélisations, Gernon affirme qu’il existe des preuves géologiques réelles à l’appui. « Dans le Dronning Maud Land et les montagnes Transantarctiques, où la roche est exposée au sommet, nous pouvons dater directement le soulèvement grâce à la thermochronologie, une méthode qui lit l’histoire de refroidissement et de réchauffement enfermée dans les minéraux, un peu comme un enregistreur de vol géologique », a-t-il déclaré. Ce registre montre des preuves d’un soulèvement intervenant à peu près au même moment que ce que prévoit le modèle de son équipe.
Quant aux montagnes Gamburtsev, elles sont enfouies sous environ 2 miles (3 km) de glace, donc les chercheurs ne peuvent pas les prélever directement. « Mais nous pouvons encore lire le paysage grâce à des relevés radar », a expliqué Gernon. « Les sommets ressemblent à des sommets alpins, le signe de montagnes qui étaient activement en train de s’élèver et d’être sculptées par l’érosion fluviale jusqu’à ce que la glace les enterre et les préserve. »
Cette étude montre que les processus géologiques qui élèvent les terres et créent les montagnes jouent un rôle crucial dans la formation des calottes glaciaires, mais elle offre aussi une mise en garde pour notre monde qui se réchauffe, selon Gernon. Les calottes glaciaires fondent bien plus rapidement qu’elles ne se forment, et à mesure qu’elles fondent, elles érodent considérablement le paysage sous elles. « Cela signifie que, une fois qu’une calotte glaciaire s’effondre, elle ne peut pas simplement se régénérer comme elle l’a fait la première fois », a-t-il expliqué. « On ne peut pas écourter le temps géologique et le rôle qu’il joue dans la création du mélange parfait de conditions pour bâtir une calotte glaciaire. »
