Suivez-nous sur Twitter Suivez-nous sur Facebook VQ  velo.qc.ca 
Reportages

La mémoire des glaces

Par Mélissa Guillemette - 02/01/2017
-
Sous ses airs figés, la glace est volubile; elle a toute une histoire à raconter!

Saviez-vous que le gouvernement canadien collectionne les glaçons ? «Collectionnait», en fait, car ses carottes de glace sont transférées ce mois-ci d’Ottawa à l’université de l’Alberta, à Edmonton, dans un bâtiment tout neuf.

Depuis la fin des années 1960, des chercheurs fédéraux ont bravé le froid arctique pour rapporter des échantillons verticaux de différents glaciers, depuis la surface jusqu’au lit rocheux, soit des cylindres pouvant atteindre une centaine de mètres. Ils les ont récoltés principalement dans la Terre de Baffin, sur l’île Devon et l’île d’Ellesmere, au Nunavut, ainsi qu’au mont Logan, au Yukon. Les carottes font 10 cm de diamètre et ont été coupées en morceaux de 1 m environ pour faciliter leur rangement dans des congélateurs de la Commission géologique du Canada (un organisme de Ressources naturelles Canada) qui gérait jusqu’ici la collection. Cette dernière comprend plus de 1,3 km de carottes !

Dans quel but conserver ainsi ce « patrimoine » glacé ? Pour étudier l’histoire du climat, des contaminants et des microbes. « Tout ce qui est dans l’air aboutit dans la neige et est stocké dans les carottes, dit Christophe Kinnard, glaciologue et professeur à l’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), qui a fait son doctorat auprès de l’équipe de la Commission géologique du Canada. Comme autant de fragments d’atmosphère ancienne emprisonnée dans la glace. » Ou, comme le dit l’équipe de la collection américaine stockée au Colorado, des « capsules de temps congelées » !

Grâce à ces carottes, M. Kinnard a retracé l’évolution de la couverture de glace de mer dans l’Arctique au cours des derniers 1 450 ans, ce qui lui a permis de découvrir que la réduction des glaces depuis 30 ans est la plus prononcée de cette période.

Autre exemple, en regardant la composition de la glace, des scientifiques ont confirmé que le retrait du plomb de l’essence avait réduit la quantité de particules de cet élément chimique dans l’atmosphère. « Ils ont vu un changement rapide », dit Martin Sharp, professeur à l’université de l’Alberta et responsable du projet de récupération des archives de glace canadiennes.

Creuser dans l’histoire
C’est que les glaciers se forment par accumulation de neige année après année. Cette dernière se tasse jusqu’à devenir de la glace, de plus en plus condensée à mesure que les couches supérieures s’accumulent. Chaque couche emprisonne avec elle de l’air, des poussières, des pollens, des bactéries, du sel de mer, des métaux et des contaminants de son époque. Une année peut correspondre à 20 cm de carotte dans un glacier autant qu’à 2 m dans un autre, selon la quantité de neige qui tombe sur le site, annuellement.

Plus le carottier descend dans la glace, plus il recule dans le temps. Au fond se trouvent les plus anciens vestiges, qui peuvent dater de 200 ans comme de 800 000 ans, selon les précipitations annuelles moyennes et le relief du glacier. « La plupart des carottes de la collection contiennent de la glace formée pendant la dernière glaciation, donc il y a plus de 20 000 ans, explique Martin Sharp. Certaines contiennent peut-être même de la glace aussi vieille que 90 000 ans, mais dater le fond d’un glacier est difficile. »

Sur une bonne partie de la colonne de glace, les couches annuelles sont distinctes; on peut facilement les compter, comme les cernes de croissance des arbres. Puis, près du lit rocheux, les couches ne sont plus clairement visibles. Elles sont bien sûr très amincies, du fait d’avoir été compressées pendant des années, et leur lecture peut être brouillée par la dynamique du glacier.

Car un glacier n’est pas fixe; la surface tend à glisser vers le bas de la pente plus rapidement que le fond. Comme un carré dont le côté supérieur glisserait vers l’avant, le transformant ainsi en parallélogramme. Avec les années, cette couche du dessus finit quasiment par toucher celle du fond.

« Pour établir l’âge de la glace près du lit rocheux, on doit s’en remettre aux modèles qui tentent de reconstituer l’histoire de la densification et de la déformation du glacier, indique Martin Sharp. Puisqu’on ne connaît pas l’historique exact des chutes de neige annuelles et de l’écoulement de la glace, ces modèles comprennent une part considérable d’incertitude. Et plus on est proche du lit, plus l’incertitude grandit. » Il compte néanmoins réévaluer l’âge des carottes de fond quand elles arriveront à Edmonton, car les modèles et techniques se sont raffinés depuis qu’elles ont été analysées par les chercheurs fédéraux.

Des tonnes d’information
Ce qui est motivant pour les glaciologues, c’est que leur boîte à outils s’améliore sans cesse. « L’évolution des techniques analytiques est exponentielle, assure Patrick Ginot, glaciologue à l’Institut de recherche pour le développement, en France. Il y a 20 ans, on savait analyser les isotopes de l’eau et quelques ions; on comptait les particules; on faisait des choses basiques sur la densité. Aujourd’hui, avec seulement quelques millilitres d’eau, on mesure la totalité de la composition chimique de la glace : les grosses particules organiques, les métaux, et quasiment tout le reste du tableau périodique. »

Ainsi, des carottes récupérées il y a 30 ans ont de nouveaux secrets à révéler sur l’histoire de leur région. Il en sera certainement de même encore dans 30 ans, d’où l’intérêt de conserver les carottes à long terme plutôt que de toujours en récolter de nouvelles.

Surtout – on s’en doute –, qu’une mission de carottage est coûteuse. « La dernière fois qu’on a accompli une mission, c’était au cours de la décennie 2000, sur l’île d’Ellesmere, au Nunavut, dit Martin Sharp. Ça a pris trois semaines pour obtenir deux carottes de 130 m. Un projet de 400 000 $. Le vol commercial pour transporter la glace entre Resolute Bay et Ottawa coûte à lui seul plusieurs dizaines de milliers de dollars. »

Le professeur Sharp ne sait d’ailleurs pas si son équipe parviendra à agrandir la collection canadienne. « C’est certain qu’on aimerait ça. Mais avec le système de financement canadien, ce sera difficile… »

Les scientifiques doivent pourtant se dépêcher, car le réchauffement climatique fragilise déjà plusieurs sites. « Un peu de fonte, ce n’est pas grave, et cela nous permet même de compter plus facilement les couches de glace, explique Christophe Kinnard. Mais dès qu’il y a trop de fonte, ça oblitère les signaux chimiques et il n’y a plus grand-chose à tirer comme information. »

Un coffre-fort
C’est pourquoi un projet un peu fou est né en Europe : créer une banque en Antarctique où seront archivées des carottes provenant de glaciers menacés par le réchauffement climatique. Le projet « Protecting Ice Memory », lancé par des glaciologues français et italiens, semble insensé, mais est tout de même déjà en route : les premiers carottages ont eu lieu en août 2016 sur le mont Blanc, dans les Alpes.

Trois carottes reposent pour l’instant à Grenoble et trois autres arriveront au cours de l’année 2017 du sommet de l’Illimani, en Bolivie, où Patrick Ginot est présentement basé. Quatre de ces carottes partiront en 2020 vers l’Antarctique, quand la cave d’archivage sera prête.

Pour la construire, 24 conteneurs seront enfouis dans le sol de la station de recherche franco-italienne Concordia, un espace qui pourra contenir les carottes de 15 à 20 glaciers différents. Avec une température annuelle moyenne de -50 °C, impossible de trouver un congélateur plus fiable pour cette bibliothèque qui ne fera pas de prêts avant un sacré bout de temps. C’est la principale différence par rapport à une banque classique comme celle qui se met en place cet hiver en Alberta. « Les chercheurs de ma génération ne devraient pas avoir à toucher les échantillons, dit Patrick Ginot. Ces derniers seront utilisés quand les sites seront perdus et lorsque de nouvelles techniques d’analyse apparaîtront. » Un comité devra être instauré pour gérer les demandes des scientifiques.

La cave d’archivage de « Protecting Ice Memory » inclura-t-elle des carottes de glace canadiennes ? « On essaie de motiver nos collègues des autres pays à prendre part au projet, répond Patrick Ginot. Ce projet est fédéré au sein de l’International Partnerships in Ice Core Sciences qui regroupe une vingtaine de pays. Cette année, le comité a incité chaque partenaire qui a des glaciers menacés à trouver du financement et à organiser sa propre opération. Le meilleur site au Canada serait probablement le mont Logan [le plus haut sommet du pays, au Yukon], où il y a déjà eu plusieurs carottages par des équipes canadiennes. »

Jusqu’à présent le financement vient essentiellement de dons d’entreprises privées et de grands philanthropes, par l’intermédiaire de la Fondation de l’Université Grenoble Alpes, puisque les organismes nationaux de financement de la recherche n’ont pas de programme pour soutenir des projets qui auront des retombées seulement à très long terme. « Notre premier forage au mont Blanc a été soutenu par la Fondation Prince Albert II de Monaco et par des industriels qui fabriquent des produits congelés ou du matériel d’alpinisme, en plus de dons de particuliers, énumère Patrick Ginot. Des mécènes, il y en a dans le monde entier. Et beaucoup sont très attentifs à ce genre de projet. »

Ils ont compris que la glace est un outil précieux pour les chercheurs, et doit le demeurer.

 
Un nouveau foyer pour « nos » carottes

Les chercheurs d’ici et d’ailleurs auront bientôt accès à la collection de carottes de glace canadiennes, qui sera transférée cet hiver d’Ottawa à l’université de l’Alberta. D’ailleurs, une quarantaine d’entre eux ont déjà signalé leur intérêt.

Les congélateurs des installations toutes neuves fonctionnent à vide depuis trois mois pour s’assurer de leur fiabilité.

Un laboratoire attenant aux salles réfrigérées permettra aux chercheurs de faire certaines analyses sur place. L’université travaillera aussi en collaboration avec une demi-douzaine de laboratoires du monde entier équipés de différents instruments pour compléter ses propres analyses. Des morceaux de la collection seront donc amenés à voyager.

Le défi sera de répondre aux demandes des chercheurs tout en préservant le plus possible la collection. « Il faudra fournir la quantité de glace dont chacun a besoin, tout en la conservant le plus possible pour de futures analyses », dit Martin Sharp, glaciologue et directeur du projet.

L’équipe veut également concevoir et rendre publique une banque de données sur sa collection.


Paru dans notre numéro de janvier-février 2017.

Lire aussi notre dossier sur le froid.

Photo: Heidi Roop/NSF

Afficher tous les textes de cette section