Plus de la moitié de l’eau douce de la planète se trouve en Antarctique. Alors que la majeure partie est gelée dans les calottes glaciaires, sous les mares de glace et les ruisseaux d’eau se jettent les uns dans les autres et dans l’océan Austral entourant le continent. Comprendre le mouvement de cette eau et ce qui y est dissous sous forme de solutés révèle comment le carbone et les nutriments de la terre peuvent soutenir la vie dans l’océan côtier.



La collecte de données sur la biogéochimie de ces systèmes est une entreprise aux proportions antarctiques. Trista Vick-Majors, professeure adjointe de sciences biologiques à la Michigan Technological University, fait partie d’une équipe qui a recueilli des échantillons du lac Whillans Subglacial dans l’ouest de l’Antarctique et est l’auteur principal d’un article sur le lac, récemment publié dans Global Biogeochemical Cycles.

« La vie est difficile – elle peut gérer beaucoup de choses », a déclaré Vick-Majors. « Ce document rassemble ce que nous savons sur la biologie et son activité sous la glace antarctique avec des informations sur la composition du carbone organique dans le lac. »



La vie sous la glace supporte beaucoup – il n’y a pas de soleil et la pression de la glace au-dessus en combinaison avec la chaleur rayonnant du noyau de la Terre est ce qui fait fondre l’eau pour former le lac, donc la température plane juste en dessous de zéro. Le carbone organique, une importante source de nourriture pour les micro-organismes, est présent en concentrations relativement élevées dans le lac sous-glaciaire de Whillans, même s’il n’a pas le désordre verdoyant d’un étang du Midwest fin août. Au lieu de cela, alors que les caméras tombaient dans le trou de forage du lac Mercer Subglacial (un voisin de Whillans), le lac sous-glaciaire est sombre, froid, plein de sédiments mous et duveteux et bordé de glace remplie de bulles.

Les lacs sous-glaciaires antarctiques sont froids, sombres et pleins de secrets

Le lit du lac semble plus étranger que la terre, et étudier des environnements extrêmes comme celui-ci donne un aperçu de ce à quoi pourrait ressembler la vie extraterrestre ou comment la vie terrestre pourrait survivre dans des conditions similaires. Non pas que les humains, les pingouins ou les poissons puissent le supporter; la vie dans les eaux sous la glace de l’Antarctique est principalement microbienne. Ils montrent encore des signes de vie – carbone organique et autres sous-produits chimiques de la vie, de l’alimentation, de l’excrétion et de la mort – que Vick-Majors et son équipe peuvent mesurer et budgétiser.

À l’aide de calculs de bilan massique, les recherches de l’équipe montrent qu’un réservoir de carbone organique dissous dans le lac sous-glaciaire Whillans peut être produit en 4,8 à 11,9 ans. Au fur et à mesure que le lac se remplit et se draine, ce qui prend à peu près le même temps, tous ces nutriments glissent et se frayent un chemin vers la côte recouverte de glace de l’océan Austral. D’après les calculs de l’équipe, les lacs sous-glaciaires de la région fournissent 5 400% de carbone organique en plus que ce dont la vie microbienne dans l’océan couvert de glace en aval a besoin pour survivre.

a déclaré Vick-Majors. « L’idée est que ces lacs sous-glaciaires en amont pourraient fournir d’importantes sources d’énergie et de nutriments pour les choses vivant dans les régions couvertes de glace de l’océan Austral. »

Bien que le lac sous-glaciaire Whillans indique à lui seul que les nutriments en amont peuvent être un facteur important, ce n’est qu’une source unique de données dans un complexe couvert de glace de lacs souterrains, de ruisseaux et de zones de mélange de type estuaire qui subissent des flux saisonniers et sporadiques.

Pour élargir leur vue, Vick-Majors et le reste de l’équipe ont collecté des données sur d’autres sites (Mercer Subglacial Lake a été échantillonné par l’équipe SALSA au début de 2019), et ce n’est pas une mince affaire. Ils y arrivent avec une perceuse à eau chaude, un tuyau spécialement conçu, une bouteille d’échantillonnage d’eau de 10 litres, des dispositifs de carottage des sédiments et une semaine de temps polaire estival qui peut plonger jusqu’à 20 ci-dessous. L’équipage porte des combinaisons Tyvek et tout l’équipement est soigneusement nettoyé. Ils filtrent également l’eau de forage, la font passer devant plusieurs banques de lumières ultraviolettes pour éliminer la contamination microbienne, puis la chauffent pour utiliser l’eau chaude pour ouvrir un forage d’environ 1000 mètres jusqu’au lac.

« Une partie de cette eau de glace fondue, qui a maintenant circulé à travers le foret, est retirée du trou de sorte que lorsque le lac est percé, l’eau du lac monte dans le trou de forage », a déclaré Vick-Majors, expliquant que l’équipage a garder l’eau chaude du forage séparée de l’eau du lac pour garder leurs échantillons et le lac propres. « Il faut environ 24 heures pour forer le trou de forage et nous le maintenons ouvert pendant quelques jours. La collecte d’un seul échantillon ou la baisse des caméras peut prendre deux heures ou plus, selon l’équipement. »

Et le trou continue d’essayer de recongeler. De plus, Vick-Majors n’est pas un scientifique isolé; elle fait partie d’une équipe interdisciplinaire et tout le monde a besoin d’accéder au forage pour différentes expériences. Mais pour toute la logistique serrée et les orteils froids, elle dit que ça vaut le coup.

« Il y a de l’eau et il y a de la vie sous la glace », a expliqué Vick-Majors. « Ceux-ci peuvent nous apprendre beaucoup de choses sur notre planète, car c’est un excellent endroit pour regarder des écosystèmes quelque peu simplifiés, sans niveaux plus élevés d’organismes. Nous pouvons donc répondre à des questions sur la vie qui peuvent être très difficiles à répondre dans d’autres endroits. »

Le revers de la médaille est que les interactions physico-biologiques peuvent encore être compliquées dans ces environnements; le papier est un pas vers leur compréhension. Les lacs sous-glaciaires de l’Antarctique occidental sont presque d’un autre monde et donnent simultanément un aperçu des possibilités d’environnements exoplanètes tout en révélant les secrets profonds et gardés de notre propre monde.