Il s’agit d’une innovation majeure pour la glaciologie et l’étude du climat des millénaires passés afin de mieux évaluer l’amplitude du réchauffement à venir, à commencer par celui du 21ème siècle. Mise au point en France, à Grenoble, par quatre centres de recherche, Subglacior[1] est une sonde laser qui devrait permettre de reconstituer les épisodes climatiques du passé remontant jusqu’à 1,5 million d’années dans le temps en se faufilant dans les glaces de l’Antarctique.
Cet instrument de reconnaissance validera ou invalidera le choix d’un site préalable à un carottage classique de glace. Mais la sonde ne s’arrêtera pas à ce rôle de reconnaissance. « Elle permettra aussi de remonter en temps réel à la surface des informations ayant déjà un intérêt paléoclimatologique majeur : le signal climatique antarctique, le signal en méthane (qui reflète indirectement l’évolution du climat de l’hémisphère nord) et le signal en poussières (un marqueur fort des cycles glaciaires-interglaciaires) », comme l’a expliqué récemment à Paris le glaciologue Jérôme Chappellaz[2].
Une bibliothèque d’archives glaciaires
En 2004 les fameuses carottes ont permis de remonter jusqu’à 800.000 ans dans le passé mais il faut aller plus loin pour constituer cette fantastique « bibliothèque d’archives glaciaires ». Il y a une trentaine d’années, le paléoclimatologue Claude Lorius a pu établir avec son équipe – grâce à l’analyse des bulles d’air des carottes de glace – le lien sans équivoque existant entre gaz à effet de serre et activités humaines, et donc l’origine anthropique du réchauffement planétaire. Les campagnes se succédaient alors pendant plusieurs années.
Désormais, là où il fallait forer au moins 4 ans pour obtenir de la « glace intéressante » avec la méthode des carottes, Subglacior ne pourrait prendre que 2 à 3 mois en creusant jusqu’à 3 voire 4 kilomètres de profondeur pour étudier la glace la plus ancienne : un formidable gain scientifique, humain et financier. Le carottage classique prendra ensuite le relais.
Une sonde laser dans les glaces ? On nous a traités de fous, tout le monde se moquait de nous.
« Ce projet, raconte Jérôme Chappellaz, est né d’une succession de hasards. Il y a plusieurs années, en discutant avec des confrères et voisins du Laboratoire interdisciplinaire de physique, je découvre que le physicien italien Daniele Romanini travaille sur un procédé de reconnaissance des gaz traces[3] par laser. Je me suis demandé si on ne pouvait pas appliquer un tel dispositif à la glaciologie. Nous avons alors décidé de transposer la découverte de Romanini vers la glaciologie. Une sonde laser dans les glaces ? On nous a traités de fous, tout le monde se moquait de nous. C’est vrai, le projet était ambitieux et risqué. Jamais il n’y avait eu de telle sonde ! Un premier instrument a pu être construit grâce à un soutien de l’Agence nationale de la recherche (ANR) et expérimenté au Groenland. Jean Jouzel m’a ensuite mis en contact avec la Fondation BNP-Paribas dont l’aide nous a permis d’aller plus loin. » Enfin, le projet a été retenu par le Conseil européen de la recherche (ERC) pour son caractère innovant et la « plus-value à la science » qu’il devra apporter. D’autres financeurs nationaux s’y sont associés : l’ANR à nouveau, mais aussi le projet EquipEX CLIMCOR dans le cadre du programme « Investissements d’Avenir », ainsi que tout récemment la fondation Mamont. Au total, un budget de 3,2 millions d’euros a été réuni pour la construction de la sonde.
Le nec plus ultra de la technologie laser
Le principe de Subglacior est de permettre la mesure en temps réel de paramètres clés – propriétés physiques de l’eau et concentration de différents gaz dans l’air piégé dans la glace – grâce à la spectrométrie laser dans un instrument miniaturisé (5 centimètres de diamètre), lui-même inséré dans une enveloppe perforatrice de 11 centimètres de diamètre, utilisable dans les conditions extrêmes de l’Antarctique. Les données récupérées seront transmises en continu vers la surface via une électronique embarquée et un câble électroporteur de 3500 mètres de longueur. Equipée d’une tête de forage et d’un « doigt thermique », la sonde usinera le glacier tandis que les copeaux de glace seront évacués vers la surface grâce à une huile de silicone spécialement étudiée pour cet usage et réutilisable.
Reste à trouver le bon emplacement pour creuser dans l’Antarctique. Cette recherche du lieu idéal sera menée en 2016 sur la base franco-italienne de Concordia (Dôme C), là où les premières carottes avaient été prélevées. « Une aiguille dans une botte de foin », confie Jérôme Chappellaz. Pour cela, un survol radar d’un secteur proche de Concordia sera réalisé par une équipe américaine pour identifier l’emplacement du forage idéal, « là où la calotte polaire Antarctique a la meilleure chance d’avoir enfermé une séquence continue et non-perturbée des conditions climatiques et environnementales durant les derniers 1,5 million d’années. »
Les premiers tests de terrain ont débuté en 2014 dans un environnement très différent du pôle Sud, en Méditerranée, pour analyser les gaz dissous en mer, dont le méthane. Dans l’Antarctique, une première campagne est prévue en 2016-2017 et la recherche de « la plus vieille glace » se fera au cours de la saison 2017-2018.
On se bouscule dans l’Antarctique à la recherche des climats du passé : Etats-Unis, Russie, Chine, Japon, Europe… L’intérêt est d’abord scientifique et climatique – il s’agit de comprendre ce qui s’est passé il y a un million d’années à l’occasion d’une transition climatique majeure toujours énigmatique et qui pourrait éclairer le changement climatique actuel. Mais c’est aussi une histoire de renommée pour des pays comme la Chine qui n’a jamais caché sa volonté de remonter à la surface une glace âgée d’un million d’années.
La France travaille en priorité dans un cadre européen, comme l’a précisé Jérôme Chappellaz : « Le déploiement de Subglacior sera décidé en concertation avec les dix nations européennes précédemment impliquées dans le projet européen EPICA (Belgique, Angleterre, Suisse, Allemagne, Pays-Bas, Norvège, Suède, Danemark, Italie, France). Mais si nous rencontrons le succès escompté avec la sonde, d’autres nations non-européennes vont nous solliciter pour déployer la sonde sur des sites » sous leur contrôle logistique » : USA, Chine, Japon, Australie, Russie essentiellement. »
Les Français, dans le cadre de ce consortium européen, sont bien placés pour « éclairer la dernière transition majeure du système climatique » grâce à Subglacior mais aussi à ses équipes rodées depuis bien longtemps dans l’interprétation des enregistrements glaciaires. Les premières campagnes de Claude Lorius remontent à 1955.
En marge du projet d’étude de la composition de l’atmosphère en gaz à effet de serre, la sonde Subglacior verra d’autres applications à l’avenir, comme le dit enfin Jérôme Chappellaz. Il s’agit « potentiellement de caractériser l’existence ou non de glace formée durant le dernier cycle interglaciaire – il y a 130.000 ans – au sud du Groenland, ce qui aidera à mieux comprendre l’évolution de cette calotte sous un climat plus chaud qu’aujourd’hui ». Subglacior pourra aussi « fournir une datation de la glace en profondeur dans la zone de formation des grands fleuves de glace drainant l’essentiel de la glace antarctique vers l’océan austral, ce qui fournira des contraintes importantes aux modèles d’écoulement. » Par ailleurs, Une version industrielle de la sonde est envisagée dans les prochaines années, pour les applications dans le domaine océanographique.
[1] En référence au vaisseau « Subglacior » de la bande dessinée Les sarcophages du 6ème continent de Blake et Mortimer.
[2] Jérôme Chappellaz est directeur de recherche au CNRS, responsable de l’équipe ICE3 (Carottes, Climat, Chimie) au Laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (LGGE) à Saint-Martin d’Hères (Isère). Avec le groupe « Gaz », il reconstitue l’évolution du climat et de la composition de l’atmosphère à partir de l’étude des gaz piégés dans les glaces de l’Antarctique et du Groenland.
[3] Gaz présents dans l’atmosphère en très faible quantité dont certains, comme le dioxyde de carbone, ont une influence notable sur l’évolution du climat.
Photo : (Tatiana Bulyonkova/Flickr/CC)
