Une nouvelle étude menée par des scientifiques de la NASA a prouvé qu'une source de chaleur géothermique appelée panache du manteau, profondément sous terre à Marie Bird en Antarctique, explique la fonte rapide qui crée des lacs et des rivières sous la calotte glaciaire. Bien que la source de chaleur ne constitue pas une menace nouvelle ou croissante pour la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental, elle peut aider à expliquer pourquoi la calotte glaciaire est instable aujourd'hui.
La stabilité d'une calotte glaciaire est étroitement liée à la quantité d'eau qui coule du dessous, ce qui facilite le glissement des glaciers. Il est important de comprendre les sources et l'avenir de l'eau de fonte en Antarctique occidental pour évaluer la vitesse à laquelle la glace peut fondre et augmenter le niveau de l'eau des océans.
Les glaciers de l'Antarctique sont instables et remplis de rivières et de lacs, dont le plus grand est le lac Érié. De nombreux lacs se remplissent et se drainent rapidement, ce qui fait monter et descendre la surface de glace à des milliers de pieds au-dessus d'eux jusqu'à 6 mètres. Le mouvement permet aux scientifiques d'estimer où et combien d'eau devrait exister.
Il y a environ 30 ans, un scientifique de l'Université du Colorado à Denver a suggéré que la chaleur d'un panache du manteau souterrain par Marie Bird pourrait expliquer l'activité volcanique régionale et la fonction topographique du dôme. Une imagerie sismique très récente a soutenu ce concept.
Avec les petites mesures directes qui existent le long de la glace, les scientifiques du JPL ont trouvé une meilleure façon d'étudier l'idée du panache du manteau par des simulations numériques. Ils ont utilisé le modèle du système de calotte glaciaire (ISSM), une description numérique de la physique des calottes glaciaires développée par des scientifiques du JPL et de l'Université de Californie à Irvine.
Pour s'assurer que le modèle était réaliste, les scientifiques ont surveillé les changements de la surface de la calotte glaciaire à l'aide des données du satellite IceSat de la NASA et de la campagne aérienne Operation IceBridge.
Étant donné que l'emplacement et la taille du panache éventuel du manteau étaient inconnus, ils ont testé la gamme complète de ce qui était physiquement possible pour plusieurs paramètres, produisant des dizaines de simulations différentes.
Ils ont constaté que le flux d'énergie provenant du panache du manteau ne devrait pas dépasser 150 milliwatts par mètre carré. A titre de comparaison, dans les régions des États-Unis sans activité volcanique, le flux de chaleur du manteau terrestre varie de 40 à 60 milliwatts.
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Dans le parc national de Yellowstone - un célèbre hotspot géothermique - la chaleur par le bas est d'environ 200 milliwatts par mètre carré en moyenne dans le parc, bien que les propriétés géothermiques individuelles, telles que les geysers, soient beaucoup plus chaudes.
Des simulations par les scientifiques Serucy et Ivins utilisant des flux de chaleur supérieurs à 150 milliwatts par mètre carré ont montré une fusion trop importante pour être cohérente avec les données spatiales, sauf à un endroit: une zone profonde de la mer de Ross connue pour des flux d'eau intenses. Cette zone nécessitait un flux de chaleur d'au moins 150 à 180 milliwatts par mètre carré. Cependant, l'imagerie sismique a montré que la chaleur du manteau dans cette région peut atteindre la calotte glaciaire à travers une faille, c'est-à-dire une rupture de la croûte terrestre, telle qu'elle est apparue dans la vallée du Grand Rift en Afrique.
On pense que les panaches du manteau sont des ruisseaux étroits de roche qui s'élèvent à travers le manteau terrestre et se propagent comme un chapeau de champignon sous la croûte terrestre. La flottabilité du matériau, dont une partie est fondue, fait gonfler la croûte vers le haut. La théorie du panache du manteau a été proposée dans les années 1970 pour expliquer l'activité géothermique qui se produit loin de la limite de la plaque tectonique, comme Hawaï et Yellowstone.
Le panache du manteau de Marie Bird s'est formé il y a 50 à 110 millions d'années, bien avant l'apparition de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. À la fin de la dernière période glaciaire, il y a environ 11000 ans, la calotte glaciaire a traversé une période de perte de glace rapide et soutenue, lorsque les changements des conditions météorologiques mondiales et l'élévation du niveau de la mer ont poussé l'eau chaude plus près de la calotte glaciaire - tout comme aujourd'hui.
"La présence de ce panache du manteau est importante car elle suggère que la glace de l'Antarctique est plus vulnérable dans cette zone: cette chaleur supplémentaire chauffe la glace, ce qui suggère une plus grande faiblesse face aux changements futurs et passés de l'environnement", disent les chercheurs.