Au sommet d’une étroite crevasse remplie d’eau de mer à la base de la plus grande plate-forme de glace de l’Antarctique, les caméras du véhicule sous-marin télécommandé Icefin diffusent un changement soudain de paysage.

Les murs de glace météorique lisse et nuageuse sont brusquement devenus verts et de texture plus rugueuse, devenant de la glace de mer salée.

Près de 1 900 pieds au-dessus, près de l’endroit où la surface de la plate-forme de glace de Ross rencontre le Kamb Ice Stream, une équipe de recherche américano-néo-zélandaise a reconnu le changement comme une preuve de “pompage de glace”, un processus jamais observé directement dans une fissure de la plate-forme de glace. important pour sa stabilité.

Des membres de l’équipe Icefin de Britney Schmidt après avoir terminé leur première mission d’exploration des conditions sous la plate-forme glaciaire de Ross en Antarctique, près de l’endroit où elle rencontre le Kamb Ice Stream, en décembre 2019.

“Nous examinions de la glace qui venait de fondre à moins de 100 pieds en dessous, coulait dans la faille, puis regelait”, a-t-il déclaré. justin laurent, chercheur invité au Cornell Center for Astrophysics and Planetary Sciences du College of Arts and Sciences (A&S). “Et puis c’est devenu plus bizarre à mesure que nous montions.”

Le regard sans précédent du robot Icefin à l’intérieur d’une faille et les observations révélant plus d’un siècle de processus géologiques sous la banquise sont détaillés dans “Regel de fissures et signes de recul observés dans la zone d’échouement du Kamb Ice Stream», publié le 2 mars dans Nature Geoscience.

Le document rapporte les résultats d’une campagne de terrain de 2019 à Kamb Ice Stream avec le soutien de Antarctique Nouvelle-Zélande et d’autres agences d’enquête néo-zélandaises, dirigées par christina hulbe, professeur à l’Université d’Otago, et ses collègues. Avec le soutien du programme d’astrobiologie de la NASA, une équipe de recherche dirigée par Britney Schmidt, professeur agrégé d’astronomie et de sciences de la terre et de l’atmosphère à A&S et Cornell Engineering, a pu rejoindre l’expédition et déployer Icefin. Schmidt’s Laboratoire d’habitabilité et de technologie planétaire développe Icefin depuis près d’une décennie, en commençant par le Georgia Institute of Technology.

Combinée à des recherches récemment publiées sur le glacier Thwaites en évolution rapide, exploré la même saison par un deuxième rover Icefin, la recherche devrait améliorer les modèles d’élévation du niveau de la mer en fournissant les premières vues haute résolution de la glace, de l’océan et des fonds marins. Interactions dans des systèmes glaciaires contrastés sur la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental.

Thwaites, qui est exposé aux courants océaniques chauds, est l’un des glaciers les plus instables du continent. Kamb Ice Stream, où l’océan est très froid, stagne depuis la fin du 19e siècle. Kamb compense actuellement une partie de la perte de glace de l’Antarctique occidental, mais s’il se réactive, il pourrait augmenter la contribution de la région à l’élévation du niveau de la mer de 12 %.

“L’Antarctique est un système complexe et il est important de comprendre les deux extrémités du spectre : les systèmes qui connaissent déjà des changements rapides, ainsi que les systèmes plus silencieux où les changements futurs présentent un risque”, a déclaré Schmidt. “Regarder Kamb et Thwaites ensemble nous aide à en savoir plus.”

La NASA a financé le développement de l’exploration Icefin et Kamb pour étendre l’exploration océanique au-delà de la Terre. La glace de mer comme celle trouvée dans la faille pourrait être un analogue des conditions sur la lune glacée de Jupiter Europa, la cible de la mission orbitale Europa Clipper de la NASA dont le lancement est prévu en 2024. Les missions d’atterrissage ultérieures pourraient un jour rechercher directement la vie microbienne dans la glace.

Icefin transporte une gamme complète d’instruments océanographiques dans un cadre modulaire de plus de 12 pieds de long et moins de 10 pouces de diamètre. Il a été descendu à l’aide d’une corde à travers un puits que l’équipe néo-zélandaise a foré à travers la banquise avec de l’eau chaude.

Au cours de trois plongées s’étendant sur plus de trois miles près de la zone d’échouement où Kamb passe à la plate-forme flottante de Ross, Icefin a cartographié cinq crevasses, une montante et le fond marin, tout en enregistrant les conditions de l’eau, y compris la température, la pression et la salinité.

L’équipe a examiné diverses caractéristiques de la glace qui fournissent des informations précieuses sur le mélange de l’eau et les taux de fonte. Ils comprenaient des fossettes en forme de balle de golf, des ondulations, des creux verticaux et les formations “les plus étranges” près du sommet de la fissure : des globes de glace et des saillies en forme de doigt ressemblant à des brinicules.

Le robot sous-marin télécommandé Icefin après avoir effectué une plongée sous la plate-forme de glace de Ross près du Kamb Ice Stream en 2019.

Le pompage de glace observé dans la faille contribue probablement à la stabilité relative de la plate-forme de glace de Ross, la plus grande au monde par sa superficie, de la taille de la France, par rapport au glacier Thwaites, ont déclaré les chercheurs.

“C’est une façon pour ces grandes plates-formes de glace de se protéger et de se soigner”, a déclaré Peter Washam (A&S), océanographe polaire de l’équipe scientifique d’Icefin et deuxième auteur de l’article. “Une grande partie de la fonte qui se produit dans les profondeurs près de la ligne de mise à la terre, cette eau gèle et s’accumule au fond de la glace sous forme de glace de mer.”

Au fond de la mer, Icefin a cartographié des ensembles parallèles de crêtes qui, selon les chercheurs, sont des empreintes laissées par des fissures dans la banquise, et un record de 150 ans d’activité depuis le blocage du courant de Kamb. Au fur et à mesure que sa ligne d’échouement s’éloignait, la banquise s’est amincie, provoquant le soulèvement des fissures. Le lent mouvement de la glace au fil du temps a déplacé les crevasses vers le large à partir des crêtes.

“Nous pouvons examiner ces caractéristiques du fond marin et les relier directement à ce que nous avons vu sur le lit de glace”, a déclaré Lawrence, l’auteur principal de l’article, désormais responsable de programme et scientifique planétaire chez Honeybee Robotics. “Nous pouvons, en quelque sorte, rembobiner le processus.”

Outre Lawrence, Washam et Schmidt, les co-auteurs de la recherche de Cornell sont des ingénieurs de recherche seniors. Matthieu Meisterqui a dirigé l’équipe d’ingénierie d’Icefin, et Andrés Mullen; ingénieur de recherche Daniel Dickek; et gestionnaire de programme Enrica Quartini. L’équipe de Schmidt comprend également un ingénieur de recherche Frances Bryson’17et à Georgia Tech, les doctorants Benjamin Hurwitz et Anthony Spears.

Des partenaires néo-zélandais de l’Institut national de recherche sur l’eau et l’atmosphère (NIWA) ont également apporté leur contribution ; Université d’Auckland; Université d’Otago ; et l’Université Victoria de Wellington.

La NASA a soutenu la recherche par le biais du programme Planetary Science and Technology from Analog Research. PROJET RISE (Ross Ice Shelf et Europa Underwater Probe) et les futurs chercheurs du programme Earth and Space Science and Technology de la NASA. Un soutien supplémentaire est venu de la plate-forme scientifique antarctique de Nouvelle-Zélande, du programme antarctique américain et de l’initiative de forage d’eau chaude de l’Université Victoria de Wellington.