Incroyable découverte d’un « monde caché » sous la glace de l’Antarctique

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Trou de forage permettant d’atteindre la rivière sous-marine et le nouvel écosystème. | NIWA/Craig Stevens
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Continent méridional situé autour du pôle Sud, l’Antarctique est la région la plus froide et sèche de la planète, la plus venteuse, la plus glacée, la plus au sud, c’est un continent d’extrêmes. Au-delà de son positionnement géographique, l’Antarctique joue un rôle central dans le système climatique mondial et représente une source essentielle d’études des impacts de certaines menaces globales, telles que le changement climatique. Récemment, lors d’une étude sur le rôle potentiel d’un estuaire dans la fonte des glaces, des scientifiques néo-zélandais ont découvert un nouvel écosystème à 500 mètres sous la glace, où fourmillent de petites créatures ressemblant à des crevettes. Cette découverte ouvre littéralement une fenêtre sur le réseau de lacs et de rivières d’eau douce présent sous l’Antarctique, et jamais étudié jusqu’à présent.

L’Antarctique et l’océan Austral sont parmi les zones sauvages les plus précieuses et vulnérables présentes sur Terre. L’Antarctique, continent plus grand que l’Europe, est recouvert à 98% de glace, avec une épaisseur moyenne de près de 2 km. Contenant 90% de la glace mondiale et 80% de son eau douce, ce continent a un effet profond sur les océans et le climat de la planète. Le milieu marin concentre une vie végétale et animale riche, qui continue d’étonner. Une espèce fondamentale, le krill, soutient tout l’écosystème de la région puisqu’il alimente les grandes baleines de l’hémisphère sud, ainsi que les phocidés, les manchots et les oiseaux de mer.

L’Antarctique est également remarquable pour ses énormes plates-formes de glace, des nappes géantes qui s’écoulent du continent et flottent sur la mer environnante. La plate-forme de glace de Ross — la plus grande du monde — se trouve au-dessus de la mer de Ross, presque au sud de la Nouvelle-Zélande. Les chercheurs connaissent l’existence d’un réseau de lacs et de rivières d’eau douce caché sous l’Antarctique, sans qu’il n’ait jamais été étudié. De plus, des études historiques ont détecté l’activité de micro-organismes nitrifiants, dans les cavités océaniques sous les plates-formes de glace permanentes. Mais peu de choses sont connues sur la composition microbienne et les voies qui interviennent dans ces activités.

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Récemment, une équipe pluridisciplinaire regroupant des scientifiques de GNS Science et des universités de Victoria, Otago et Auckland, menée par le physicien marin du NIWA (Institut national de l’eau et de l’atmosphère) Craig Stevens, a découvert un écosystème à 500 mètres sous la glace dans un estuaire présumé, à des centaines de kilomètres du bord de la plate-forme de glace de Ross. Les principaux axes de leurs travaux sont publiés dans l’édition de mai 2022 de la revue de la NIWA, Water & Atmosphere.

Suivre les indices sous la glace

L’équipe de Craig Stevens étudie la zone où la plate-forme de Ross rejoint le continent, près du Kamb Ice Stream, à plus de 500 km au sud-est de son bord extérieur.

camp base antarctique
Camp de base pour l’équipe de forage sur glace de Kamb Ice Stream. © Craig Stevens

De retour en Nouvelle-Zélande, Huw Horgan, professeur agrégé au Centre de recherche sur l’Antarctique de l’Université Victoria de Wellington, et collègue de Craig Stevens, a été le premier à remarquer l’estuaire, alors qu’il étudiait l’imagerie satellite montrant un endroit où la banquise commence à s’écouler du continent. Craig Stevens explique dans un communiqué : « Il pouvait voir une rainure dans la glace. Nous avons alors estimé qu’il pourrait s’agir d’un estuaire sous la glace ».

Deux ans après cette découverte, l’équipe est retournée sur le terrain pour étudier directement cet estuaire potentiel. Sur les images satellites, l’endroit avait l’air spectaculaire, selon les chercheurs, mais malgré ces données, il a été difficile de trouver « la rainure » précisément, le long d’une pente douce.

Par suite, à l’aide d’un tuyau d’eau chaude, ils ont fait fondre une épaisseur de glace de près de 500 m, sous la petite dépression. Avec une précision semblable à celle d’un laser, ils ont foré directement à travers la glace, atteignant la rivière d’eau de fonte, située en dessous.

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Les chercheurs positionnent un système de forage à eau chaude, développé par l’Université Victoria de Wellington. © Craig Stevens

Une explosion de vie et des témoins privilégiés

Dans un premier temps, l’équipe a été surprise par la constitution même de la carotte de glace, assez étroite avec beaucoup d’ondulations. Elle n’était aucunement lisse, ressemblant à « une miche de pain». « L’eau à l’intérieur comprenait quatre ou cinq couches différentes coulant dans des directions différentes », précisent les chercheurs.

Dans un second temps, ils ont descendu, dans le trou de forage, leur appareil photographique, qui a été envahi par des amphipodes, de petites créatures de la même lignée que les homards, les crabes et les acariens. Au départ, l’équipe a pensé que le matériel était défectueux, que ces petites tâches n’étaient que des artéfacts. Mais une fois la mise au point de l’appareil effectuée, ils ont pu observer un véritable ballet d’arthropodes.

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Photographie des amphipodes vivant sous la banquise, dans l’estuaire sous-marin. © NIWA/Craig Stevens

Craig Stevens déclare : « Avoir tous ces animaux nageant autour de notre caméra signifie qu’il y a clairement un processus écosystémique important qui s’y déroule, sur lequel nous ferons plus de recherches en analysant des échantillons d’eau pour identifier notamment les nutriments ». Sans compter que les plantes et les animaux qui vivent sous la banquise, le long de la côte de l’Antarctique, doivent résister à de longues périodes d’obscurité, car la glace bloque la lumière.

C’est d’ailleurs ce que son équipe avait pu démontrer, lors d’une précédente étude publiée dans Nature, concernant la microfaune vivant sous la plate-forme de Ross. Dans l’ensemble, les micro-organismes avaient une abondance et une diversité comparables, bien que de composition distincte, par rapport à ceux de l’océan méso et bathypélagique ouvert. Les auteurs supposent que la production de carbone organique est probablement entraînée par des archées et des bactéries aérobies, pouvant utiliser des composés d’ammonium, de nitrite et de soufre. D’autres bactéries aérobies capables de dégrader des substrats de carbone organique complexes, probablement dérivés de carbone fixé in situ et de matière organique amenée via les eaux sous la plate-forme, sont également présentes. Dans l’ensemble, cette étude souligne l’importance des sources d’énergie inorganiques dans la pérennité des communautés marines en l’absence de photosynthèse. Cette communauté microbienne est donc potentiellement adaptée à un environnement marin hautement oligotrophe — milieu pauvre en éléments minéraux nutritifs, nécessaires à la croissance d’organismes photosynthétiques aérobies. Les auteurs espèrent pouvoir étudier de la même manière le nouvel écosystème.

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Enfin, outre cette explosion de vie, les scientifiques ont été témoins d’un évènement particulier et remarquable. Effectivement, ils se sont déployés dans la région quelques jours seulement avant l’éruption dramatique du volcan Hunga Tonga, à des milliers de kilomètres. Lors de l’étude de l’estuaire, leurs instruments ont détecté un changement de pression important alors que le tsunami traversait la cavité.

L’équipe conclut : « C’est aussi un rappel de la façon dont notre planète entière est connectée. Le climat change et certains points focaux clés doivent encore être compris par la science ». D’ailleurs, elle a laissé les instruments en place dans le but d’enregistrer, toutes les deux minutes, le débit, la température et la pression de l’eau dans cette rivière. Ces données, après analyses, fourniront des informations précieuses pour l’avenir et les processus à l’œuvre dans ces réseaux d’eau sous-marine. Sans compter que la plate-forme Ross, abritant cet écosystème fragile, fond 10 fois plus vite que le reste de l’Antarctique. S’il advenait qu’elle s’effondre, l’écoulement de nombreux autres glaciers s’accélèrerait indéniablement, avec des conséquences dramatiques pour beaucoup d’espèces.

De grands changements sont en marche pour notre climat, impactant tous les écosystèmes, même ceux que nous ne connaissons pas encore. Si rien n’est fait, de façon globale et mondiale, pour réduire nos émissions de gaz à effet de serre, ralentir la dégradation de la planète et la fonte des glaces, ces changements prendront une ampleur que nous ne pouvons pas imaginer.

Source : Water & Atmosphere

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