Le programme scientifique

Le projet EAIIST propose d'étudier les dimensions (géo)physiques, chimiques et paléoclimatiques du plateau Est de l’Antarctique en agrégeant un large spectre de compétences rassemblées au même endroit et au même moment. Le projet de recherche proposé consiste en une traversée terrestre à travers le plateau entre Concordia (Dôme C) et le pôle Sud. Le terrain exploré par la traversée peut être défini par trois mots-clés : éloignement, sécheresse et pureté. Ces propriétés offrent une occasion exceptionnelle d'étudier les conditions extrêmes à tous les niveaux de la recherche polaire, dans un environnement naturel dénué d’influence humaine.

Suite à un travail préparatoire entre scientifiques, le programme a été défini autour de deux grandes questions scientifiques.

L’Antarctique de l’Est gagne-t-il ou perd-t-il de la masse d’eau ?

Question simple, réponse difficile et pourtant répondre à cette question est fondamentale pour prédire à quelle vitesse va se produire la montée du niveau des mers. Toute eau stockée sur un continent diminue le niveau des mers. A contrario, toute décharge d’eau continentale fait augmenter le niveau des mers. Or, dans un climat plus chaud, l’atmosphère contient plus d’humidité et les précipitations devraient être plus abondantes. Si l’Antarctique de l’Est reçoit plus de précipitations alors il pourrait jouer le rôle de frein à cette montée en compensant partiellement les pertes côtières. Mais à ce jour nous ne connaissons pas le rôle de l’Antarctique de l’Est, et s’il gagne ou perd de la masse.

Quelles sont les propriétés et
les conséquences de
l’aridité extrême de l’antarctique de l’Est ?

Cette hyperaridité conduit à la formation de structures uniques sur terre comme les méga-dunes (que l’on retrouve aussi sur Mars !) ou les surfaces vitrées. Les premières sont des ondulations de surface à l’échelle de plusieurs km et étendues sur des milliers de km² crées par des vents soutenus en condition de faible précipitation de neige. Les dernières sont des surfaces quasiment de glace vive où l’accumulation de neige est nulle voire négative. Comprendre l’âge de ces structures, leur mécanisme de formation et comment elles enregistrent l’histoire du climat est essentiel pour interpréter l’information contenue dans les carottes de glace. Cette hyperaridité fait certainement partie des conditions qui prévalaient en période glaciaire, là où sont forés les grands forages profonds reconstruisant plusieurs centaines de milliers d’années d’histoire du climat.

Pour répondre à ces questions

Un programme coordonné d'observations sur le terrain, de télédétection, de mesures en laboratoire, de synthèse et d'intégration des données a été établi lors de rencontres entre les scientifiques. Lors de la traverse des expériences mobiles et fixes seront menées pour coupler les études spatiales et temporelles. La traversée permettra le déploiement d'instruments autonomes fonctionnant toute l'année grâce à des sources d’énergie autonome (batteries, panneaux solaires, éoliennes) afin de prolonger les relevés et d'accéder à un enregistrement saisonnier complet des paramètres physiques, glaciologiques et géophysiques des sites visités.

Les sismologues trouveront l'endroit le plus calme de la Terre, à des milliers de kilomètres de toute présence humaine. Ils détermineront la structure interne de la glace, la densité du névé et de la glace, le profil du lit rocheux et enregistreront le son des ondes océaniques et atmosphériques.

Les chimistes échantillonneront la neige et l'atmosphère les plus pures, ce qui permettra de révéler la "vraie" chimie de bruit de fond loin des activités des stations polaires, mais aussi les différences et les similitudes avec les autres régions de l’Antarctique. Ils établiront la capacité de ces régions hyperarides à enregistrer l'information climatique dans les glaces.

Les physiciens étudieront les plus grandes structures de surface du monde, sculptées par le vent et le régime d'accumulation extrême. Ils amélioreront ainsi notre compréhension des processus physiques qui affectent la métamorphose de la neige en effectuant des mesures glaciologiques et optiques précises. Ils relieront les données au sol aux données satellitaires afin d'améliorer notre connaissance du bilan de masse dans des régions insuffisamment documentées. Ensemble, les scientifiques caractériseront cet environnement considéré comme le seul analogue à l'âge glaciaire du plateau antarctique.

Balise de positionnement GPS

Elles permettent de mesurer l'altitude précise du sol et de déterminer la vitesse et le sens de l'écoulement de la glace. Ces données servent de comparaison avec les observations satellites

Forages de surface 50 à 100 m

Remontée du carottier dans le laboratoire mobile froid CLIMCOR. La possibilité de forer à l’intérieur d'un conteneur aménagé permet de s'affranchir des conditions météorologiques qui, sur le continent Antarctique, peuvent être extrêmes (vent, froid, visibilité, soleil). En revanche, les carottiers sont petits et ne permettent de forer la glace qu'à une profondeur de quelques dizaines de mètre. Sur les terrains arides de l'Antarctique, c'est tout de même un millier d'années d'histoire du climat.

Forage de surface 200 à 300 m

Autre système de carottier plus lourd pour le forage de la glace qui nécessite un déploiement en extérieur et un opérateur expérimenté. Ce type de carottier permet le forage de 200 à 300 m de glace maximum. Au délà, la pression de la glace tend à refermer le trou de forage. Il faut alors changer complètement de dispositif et forer avec un fluide pour compenser la pression de la glace.

Stations météo automatiques

Ces stations permettent le relevé des principaux paramètres météo (pression, température, vitesse et direction du vent). La météo Antarctique est très difficilement prévisible par manque de stations météo au sol, qui permettent aux modèles de météo de s'ajuster aux observations. Or, la météo Antarctique conditionne une partie de la météo de l'hémisphère sud et donc de la météo mondiale. En Antarctique, ces stations sont autonomes en énergie, fonctionnent principalement à l'énergie solaire et transmettent en temps réel leurs données.

Profils radar

Les radars de surface permettent de sonder en profondeur l'empilement des couches de neige. Suivant la puissance et la fréquence du radar, l'onde pénètre plus ou moins en profondeur. Pour connaitre l'accumulation de neige sur les derniers millénaires, une pénétration d'une centaine de mètres est suffisante en Antarctique. La photo montre la source d'onde et son recepteur qui reçoit les échos après réflexion de l'onde sur les couches de neige. Dessous une image radar d'un site côtier après traitement des données, où l'on voit clairement apparaitre les perturbations induite par un socle rocheux accidenté.

Stations sismiques

Elles seront déposées tout au long du parcours et mesureront les vibrations de la calotte polaire. A partir de ce bruit sismique et des tremblements de terre lointains, il sera possible de déduire l’épaisseur totale de glace et de suivre le comportement de la calotte polaire. Les stations sismiques resteront une année pleine en totale autonomie et seront récupérées l'année suivante par avion.

Échantillonnage de neige

Des murs de neige permettront de prélever des échantillons avec une très grande finesse. Contrairement aux carottes de glace, nous ne sommes pas limités par la quantité de neige qui peut être récoltée. Finement échantillonnés, ces profils de neige révèlent les variations de dépôt au cours des saisons successives, mais sur une échelle de temps de tout au plus quelques années.