Un forage antarctique ne remonte pas de l’eau gelée, mais une archive climatique intacte. Ce que les glaciologues extraient de la calotte, ce sont des cylindres de glace compressée qui renferment, couche après couche, des bulles d’air emprisonnées depuis leur ensevelissement sous la neige. Leur véritable trésor tient dans ce que ces bulles contiennent : la composition exacte de l’atmosphère terrestre à des époques que personne n’a jamais respirées.

La glace elle-même n’intéresse presque personne. Ce sont les gaz piégés, les poussières minérales et les traces chimiques figées dans chaque strate qui font tourner les laboratoires de glaciologie du monde entier. Une carotte extraite en Antarctique de l’Est fonctionne comme un empilement de scellés hermétiques : chaque tranche correspond à une chute de neige ancienne, compactée sous le poids des couches suivantes, sans jamais entrer en contact avec l’air extérieur.

Sommaire

1. Des bulles d’air qui racontent l’atmosphère du passé
2. Des cendres volcaniques qui datent les éruptions
3. Les empreintes chimiques du XXe siècle

Des bulles d’air qui racontent l’atmosphère du passé

Les scientifiques ont observé des petites bulles d’air piégées dans la glace rapportée d’Antarctique, ensevelies sous la neige il y a bien longtemps. Depuis, elles n’ont pas bougé. Elles permettent de connaître la composition de l’atmosphère dans le passé, comme la teneur en dioxyde de carbone. C’est cette poche de gaz microscopique, invisible à l’œil nu, qui donne accès à des concentrations de méthane, de CO2 ou d’oxygène telles qu’elles existaient bien avant l’ère industrielle.

La glace ne conserve pas que des gaz. L’identification des isotopes de l’oxygène et de l’hydrogène présents dans les bulles d’air permet de déduire la température ambiante au moment de la glaciation, par le calcul des rapports isotopiques. Plus une couche contient d’isotopes lourds par rapport aux isotopes légers, plus l’air qui l’a formée était chaud. Cette mécanique, invisible à l’œil, transforme chaque centimètre de carotte en thermomètre rétroactif.

Les carottes les plus longues couvrent plusieurs cycles glaciaires successifs, permettant de comparer températures et taux de gaz à effet de serre sur des dizaines de milliers d’années d’affilée. Le projet européen Beyond EPICA examine ces carottes de glace de l’Antarctique afin d’obtenir des données sur les compositions atmosphériques passées, avec l’ambition de couvrir une période exceptionnellement longue. Un forage international a permis d’atteindre une glace continue remontant sur plusieurs cycles glaciaires successifs, un record pour la discipline.

Des cendres volcaniques qui datent les éruptions

Certaines couches se distinguent à l’œil nu par une teinte plus sombre. Ce sont des retombées de poussières volcaniques, projetées dans la haute atmosphère lors d’éruptions majeures et redescendues avec les chutes de neige suivantes. Chaque dépôt de cendre correspond à un événement précis, repérable dans plusieurs carottes prélevées à des milliers de kilomètres de distance les unes des autres, ce qui permet de recaler les chronologies entre sites de forage différents.

Ces marqueurs volcaniques servent de points de repère pour vérifier que le comptage des couches annuelles, fondé sur les variations saisonnières de neige, ne dérive pas au fil de la carotte. Un même panache de cendres identifié sur deux forages distants confirme que les deux séquences se recoupent bien à la même période. La méthode fonctionne comme un recalage GPS entre archives glaciaires, chaque éruption jouant le rôle d’un jalon commun.

Les empreintes chimiques du XXe siècle

Plus près de la surface, la glace garde la trace d’une autre histoire, humaine celle-là. Les chercheurs ont retrouvé des traces d’essais militaires d’armes nucléaires menés à partir des années 1950 et 1960, pendant le développement de la bombe. Ces retombées radioactives forment une signature chimique datable avec précision, car les essais nucléaires atmosphériques, commencés en 1945, ont connu un maximum d’activité au début des années 1960.

Ce pic sert désormais de repère chronologique presque universel pour les glaciologues, au même titre que les cendres volcaniques. Les géologues repèrent immédiatement la période correspondant aux retombées de poussières radioactives produites lors des essais atmosphériques, et disposent d’un second point de repère avec l’explosion de la centrale nucléaire soviétique de Tchernobyl en 1986. Ces deux signatures, l’une militaire, l’autre civile, permettent de dater la glace la plus récente sans avoir besoin de compter les couches une par une.

La calotte antarctique conserve ainsi, dans un même échantillon, un plomb d’origine industrielle, des poussières sahariennes transportées par les vents, ou des particules de suie liées à des incendies lointains. Chaque impureté raconte un épisode différent de l’histoire de l’atmosphère, qu’il s’agisse d’un cycle climatique naturel vieux de centaines de milliers d’années ou d’un essai nucléaire réalisé il y a moins d’un siècle. Le forage lui-même n’est qu’un outil d’extraction : la véritable science commence en laboratoire, quand ces bulles d’air sont libérées et analysées gaz par gaz, sous vide, pour ne pas contaminer un échantillon resté pur depuis sa formation.

Sources : greenetvert.fr | iceclimiso.cnrs.fr