Un robot sous-marin découvre un nouveau modèle de circulation sur la banquise de l’Antarctique

Plus que de simples fissures dans la glace, les crevasses jouent un rôle important dans la circulation de l’eau de mer sous les plates-formes de glace de l’Antarctique, influençant potentiellement leur stabilité, selon une recherche menée par l’Université Cornell et basée sur une exploration unique en son genre par un robot sous-marin.

L’ascension et la descente du robot télécommandé Icefin d’une crevasse à la base de la plate-forme de glace de Ross ont produit les premières mesures 3D des conditions océaniques près de l’endroit où il rencontre le littoral, un point critique connu sous le nom de zone d’échouage.

L’étude robotique a révélé un nouveau modèle de circulation – un jet canalisant l’eau latéralement à travers la crevasse – en plus de courants ascendants et descendants et de diverses formations de glace façonnées par les changements de flux et de températures. Ces détails amélioreront la modélisation des taux de fonte et de congélation des plates-formes de glace dans les zones d’échouage, où il existe peu d’observations directes, ainsi que de leur contribution potentielle à l’élévation mondiale du niveau de la mer.

“Les crevasses déplacent l’eau le long de la côte d’une plate-forme de glace dans une mesure jusqu’alors inconnue, et d’une manière que les modèles ne prévoyaient pas”, a déclaré Peter Washam, océanographe polaire et chercheur scientifique à l’Université Cornell. “L’océan profite de ces caractéristiques et vous pouvez ventiler la cavité de la banquise à travers elles.”

Washam est l’auteur principal de « Direct Observations of Melting, Freezing and Ocean Circulation in an Ice Shelf Basal Crevasse », publié dans Avancées scientifiques.

Fin 2019, les scientifiques ont déployé le véhicule Icefin – environ 12 pieds de long et moins de 10 pouces de diamètre – sur une attache dans un trou de forage de 1 900 pieds foré avec de l’eau chaude, près de l’endroit où la plus grande plate-forme de glace de l’Antarctique rencontre le ruisseau de glace de Kamb. Ces zones dites d’échouage sont essentielles au contrôle de l’équilibre des calottes glaciaires et constituent les endroits où les changements des conditions océaniques peuvent avoir le plus d’impact.

Lors de la dernière des trois plongées de l’équipe, Matthew Meister, ingénieur de recherche principal, a conduit Icefin dans l’une des cinq crevasses trouvées à proximité du forage. Equipé de propulseurs, de caméras, de sonars et de capteurs permettant de mesurer la température, la pression et la salinité de l’eau, le véhicule a grimpé près de 150 pieds sur une pente et descendu l’autre.

L’étude a détaillé l’évolution de la configuration des glaces à mesure que la crevasse se rétrécissait, avec des indentations festonnées cédant la place à des rigoles verticales, puis à de la glace marine teintée de vert et des stalactites. La fonte à la base de la crevasse et le rejet de sel dû à la congélation près du sommet ont déplacé l’eau de haut en bas autour du jet horizontal, entraînant une fusion et une congélation inégales des deux côtés, avec une fonte plus importante le long de la paroi inférieure en aval.

“Chaque caractéristique révèle un type différent de circulation ou de relation entre la température de l’océan et le gel”, a déclaré Washam. “Voir autant de caractéristiques différentes dans une crevasse, autant de changements dans la circulation, était surprenant.”

Les chercheurs ont déclaré que les résultats mettent en évidence le potentiel des crevasses à transporter les conditions océaniques changeantes – plus chaudes ou plus froides – à travers la région la plus vulnérable d’une plate-forme de glace.

“Si l’eau se réchauffe ou se refroidit, elle peut se déplacer assez vigoureusement à l’arrière de la banquise, et les crevasses sont l’un des moyens par lesquels cela se produit”, a déclaré Washam. “Quand il s’agit de projeter l’élévation du niveau de la mer, il est important de l’avoir dans les modèles.”