La science en pole position

La science en pole position

Sentinelles du climat, les régions polaires sont aujourd’hui au cœur des changements globaux : la pollution, la dégradation des écosystèmes, la fonte des glaces, l’intensification des activités industrielles et ses conséquences…, sont autant de sujets qui mobilisent les scientifiques, toutes disciplines confondues. combiné.

La glace, mémoire des climats du passé

La glace, mémoire des climats du passé

L’anecdote est devenue légendaire : c’est en mettant un glaçon vieux de plusieurs milliers d’années dans son whisky et en voyant des bulles d’air s’en échapper, que le glaciologue français Claude Lorius a eu l’intuition que la glace accumulée en Antarctique depuis des centaines de milliers d’années pouvait contiennent des gaz qui témoignent de l’atmosphère du passé. Nous étions au milieu des années 60. Lire aussi : Fil de Science : Champignon noir, volcanisme martien et hologrammes.

Depuis lors, la science des carottes de glace a pu établir ce qui est la base de la climatologie moderne. Non seulement la glace contient la mémoire des climats passés – température et concentration de gaz à effet de serre – mais ces deux variables sont intimement liées : une augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère signifie un réchauffement inévitable de la planète. . « Grâce aux archives glaciaires, ces carottes extraites des profondeurs de la calotte glaciaire antarctique, les scientifiques ont pu reconstituer le climat des 800 000 dernières années », explique le glaciologue et directeur de l’Institut polaire français Paul-Émile Victor, Jérôme Chappellaz. L’objectif maintenant : retrouver la plus vieille glace du continent, la plus vieille glace, et remonter 1,5 million d’années dans le passé.

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Les pôles, témoins du réchauffement global

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Les pôles sont désormais les régions du globe qui se réchauffent le plus. C’est particulièrement vrai dans l’Arctique, où l’on estime que la température augmente deux à trois fois plus vite que sur le reste de la planète. Ceci pourrait vous intéresser : Science décalée : combien de bulles contient une chope de bière ? Les populations indigènes habituées à chasser le phoque sur la banquise le savent bien, elles qui voient la banquise saisonnière se former chaque hiver un peu plus tard… Mais ce réchauffement des pôles n’impacte pas que les régions polaires. À partir des années 1990, la fonte lente et inexorable de la calotte glaciaire du Groenland, deuxième masse de glace terrestre après l’Antarctique, est directement impliquée dans l’élévation du niveau de la mer sur toute la planète (contrairement à la banquise, constituée d’eau de mer gelée et flottant sur elle, les glaciers terrestres, en fondant, s’ajoutent à la quantité d’eau dans l’océan, NDLR).

Fragmentation de glace sur la côte nord-est du Groenland. & # XD;

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Le réchauffement des pôles a surtout une multitude d’effets sur le climat global : les courants marins, la circulation atmosphérique, etc., sont très dépendants de ce qui se passe dans les régions froides. Les circulations océaniques profondes en sont une bonne illustration. « Prenons l’exemple du Gulf Stream », précise Marie-Noëlle Houssais, océanographe au Laboratoire d’océanographie et climat : expérimentations et approches numériques1. Ce courant chaud, qui garantit à l’Europe ses hivers doux, remonte des tropiques vers les régions arctiques, où il se refroidit et se charge de sel (en se formant, la banquise rejette du sel dans l’océan, NDLR.). Devenu très dense, ce courant plonge dans les profondeurs de l’océan et descend lentement vers l’équateur. Mais le réchauffement de l’océan Arctique, causé notamment par la disparition progressive de la banquise, pourrait saisir ce mécanisme de tapis roulant. « 

La glace renvoie les rayons du soleil et leur chaleur dans l’espace ; avec moins de banquise, l’océan voit sa couleur s’assombrir et absorbe plus de chaleur… Moins froid, aussi moins chargé en sel (du fait de l’afflux d’eau douce lié à la fonte du Groenland), l’eau est moins dense et moins volontiers coule au fond. Problématique : En raison de la difficulté d’accès aux régions polaires, notamment en hiver, les chercheurs manquent encore de données pour comprendre tous ces phénomènes et mieux prévoir ce qui peut se passer dans les prochaines décennies. Parmi les nombreuses questions qui se posent, personne ne sait par exemple pourquoi l’Antarctique, véritable « congélateur » de la planète, bien plus froid que les régions arctiques, fond plus vite qu’on ne l’avait imaginé il y a dix ans – un phénomène particulièrement marqué sur la vaste presqu’île située au nord-ouest du continent, et qui pourrait s’agrandir brutalement dans la partie orientale, qui est encore aujourd’hui relativement préservée… Les chercheurs doivent donc multiplier les observations et affiner leurs modèles.

Un puits de pollution sous surveillance

Le projet Polar Pod, imaginé par l’explorateur Jean-Louis Étienne et développé avec des scientifiques, pourrait permettre de combler en partie ces lacunes. « Ce navire vertical unique au monde, haut comme la Statue de la Liberté, fera le tour de l’Antarctique sans moteur, en se laissant porter par le courant marin qui fait le tour du continent », explique Cyril Moulin, directeur adjoint de l’Institut des sciences du CNRS. Voir l'article : PODCAST. Sixième science, épisode 51 : tout sur la naissance des dinosaures. l’univers. Equipé d’une nacelle pouvant accueillir huit personnes, et d’une multitude d’instruments, il mesurera les variables océaniques et atmosphériques dans l’océan Austral, et étudiera la faune sous-marine et les fissures de la croûte océanique à l’aide de sondes acoustiques. « 

L’Antarctique, du fait de son éloignement, est encore relativement épargné par la pollution… Ce n’est malheureusement pas le cas des régions arctiques, qui sont directement impactées par les activités humaines. « De nombreux polluants émis dans l’atmosphère, en Europe, en Asie, en Amérique, etc. sont transportés vers le pôle Nord par le jeu des courants atmosphériques », explique Jérôme Fort, spécialiste en écotoxicologie marine au laboratoire Littoral, Environnement et Sociétés2. Les courants marins plus lents apportent aussi leur lot de microplastiques, pesticides, métaux lourds et autres composés perfluorés… Sans oublier les fleuves russes qui se jettent dans l’océan Arctique et véhiculent également des polluants. C’est comme si l’Arctique agissait comme un réservoir de notre pollution, avec une concentration beaucoup plus élevée qu’ailleurs. « 

Collecte d’eau de fonte à Svalbard, un archipel du nord de la Norvège. Cet échantillon permettra de mesurer la concentration de mercure, un polluant présent tout au long de la chaîne alimentaire. & # XD;

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Des écosystèmes uniques, mais menacés

Le cas du mercure est emblématique : depuis l’ère préindustrielle, ce métal émis principalement lors de la combustion d’énergies fossiles et des activités minières a triplé dans les sédiments des lacs arctiques, et on le retrouve tout au long de la chaîne alimentaire – plancton, poissons, voire grands prédateurs. (bélugas, ours, phoques, etc.) où ses concentrations ont décuplé au cours de la même période. Un vrai problème pour les écosystèmes et pour la santé humaine. A voir aussi : Six Neuchâtelois primés au Concours national science et jeunesse. Avec le développement industriel des régions polaires, les sources locales de pollution se multiplient, s’ajoutant encore à ces concentrations historiques. « Le problème des polluants dans l’Arctique est devenu critique. C’est d’ailleurs l’une des principales préoccupations du Conseil de l’Arctique, instance représentative des huit États arctiques, qui lui consacre un groupe de travail permanent, alimenté par les travaux de scientifiques », rappelle Jérôme Fort.

Le dégel du pergélisol, sol gelé en permanence caractéristique des régions arctiques et subarctiques, pose également problème : non content d’émettre du méthane, un gaz à effet de serre, il est soupçonné de relâcher les polluants qui y sont piégés (émissions industrielles diverses, mais aussi radioactives retombées liées à Tchernobyl…).

Ours polaire, morse ou renard polaire pour l’Arctique, manchots Adélie ou encore manchots empereurs pour l’Antarctique, sans oublier les poissons antigel de l’océan Austral (les Notothenioidei), les seuls poissons capables de sécréter des protéines antigel… – quelques-unes des espèces emblématiques des régions polaires. « Ce sont des espèces adaptées aux conditions extrêmes, froid, glace, vent, etc., que l’on ne retrouve que dans ces milieux, précise Jérôme Fort. C’est ce qui rend les écosystèmes polaires uniques, mais aussi leur grande fragilité, car ils sont beaucoup plus vulnérables au changement climatique. « 

Ce robot « poussin » permet d’identifier les oiseaux équipés d’une puce électronique sans les stresser.

Avec le réchauffement climatique, c’est à une véritable redistribution de la répartition des espèces que l’on assiste. La moule bleue, espèce présente en Bretagne et dans tout l’Atlantique Nord, se trouve désormais au sud du Spitzberg où elle est arrivée dans un courant chaud.

Cependant, si le réchauffement climatique voit un certain nombre d’espèces végétales et animales tempérées migrer vers le nord, il est difficile de monter plus haut quand on est déjà dans les régions polaires. Nous avons tous en tête l’image de l’ours polaire privé de banquise, son terrain de chasse préféré… « Avec le réchauffement climatique, c’est à une véritable redistribution de la répartition des espèces que nous assistons. », confirme Laurent Chauvaud, biologiste au Laboratoire des sciences de l’environnement marin3. La moule bleue, espèce présente en Bretagne et dans tout l’Atlantique Nord, se trouve désormais au sud du Spitzberg où elle est arrivée dans un courant chaud. Les grandes algues migrent vers le nord, tout comme le phytoplancton et le zooplancton… Les oiseaux sont aussi directement touchés par le phénomène.Ainsi, certaines espèces de goélands européens viennent désormais nicher au Groenland, entrant en concurrence directe avec les espèces arctiques.

Des sociétés fragilisées

« Beaucoup de ces espèces tempérées sont généralistes, c’est-à-dire qu’elles ont des ressources alimentaires variées. Lire aussi : Bêtes de Science : pourquoi les abeilles frétillent du postérieur quand la reine parle | Podcast. Ce n’est pas le cas des espèces arctiques, qui sont souvent plus spécialisées, et donc plus sensibles aux perturbations », précise Jérôme Fort.

Les incertitudes sont telles que les chercheurs ont du mal à imaginer des scénarios de biodiversité pour l’avenir. Va-t-il augmenter ou, au contraire, diminuer ? Personne ne peut dire cela aujourd’hui, car toute la chaîne alimentaire est en train de changer. « Ça va trop vite, s’inquiète Laurent Chauvaud. On assiste à un changement drastique des écosystèmes, un vrai bouleversement. Du coup, des pans entiers de la biodiversité sont menacés de disparition, même si on en sait encore si peu sur eux. « En Arctique comme en Antarctique, on sait trop peu de choses sur ce qui se passe sous la glace, lorsqu’il fait noir pendant plusieurs mois », explique le biologiste.

Quatre millions d’humains habitent les régions situées au-dessus du cercle polaire arctique (dont 15 % d’autochtones), 52 millions si l’on s’étend aux régions subarctiques. « Ce ne sont pas des terres désertiques. Il y a là-bas une grande variété de populations et de cultures, explique Alexandra Lavrillier, anthropologue au centre Cultures, Environnements, Arctique, Représentations, Climat. Dans les régions circumpolaires et subarctiques, il y a 110 peuples autochtones différents, Inuits, Cris, Saamis, Yakoutes, ou encore les Evenks et Evenks avec qui je travaille en Sibérie orientale… » ​​Pourtant, ces populations sont directement concernées par la course au développement économique dans les régions arctiques, tout en voyant leurs activités traditionnelles perturbées par le changement climatique.

Les peuples autochtones sont directement touchés par la course au développement économique dans les régions arctiques, et en même temps voient leurs activités traditionnelles perturbées par le changement climatique.

Des observatoires de choix pour comprendre l’Univers 

« Les populations de colons qui sont venues s’installer au cours des quarante dernières années peuvent trouver un intérêt pour de nouveaux projets miniers car elles ont la formation qui leur permet d’y travailler », a déclaré Alexandra Lavrillier. Lire aussi : Art et science en bouquet. Ce n’est pas le cas des peuples indigènes qui en sont réduits à constater les dommages que ces activités causent à leur environnement : les polluants émis par les mines empoisonnent les rennes qu’ils élèvent, les canalisations coupent la route des troupeaux sauvages… » « Comme pour le changement climatique, il est si rapide qu’ils ont du mal à s’y adapter », ajoute l’anthropologue.

Ces éleveurs de rennes du peuple Evenk voient leur quotidien bouleversé par le changement climatique.

Le dégel du pergélisol, le sol gelé dur sur lequel les humains ont construit, déstabilise les infrastructures et les maisons ; les perturbations du manteau neigeux et de la glace rendent leur quotidien difficile. « Lorsque nous menons des entretiens avec eux, la plupart commencent par dire ‘La nature est brisée’, explique Alexandra Lavrillier. Ce n’est pas comme si nous entrions dans un nouveau climat, différent de l’ancien temps, mais auquel nous pourrions faire face. Maintenant, tout est imprévisible. Les températures s’échauffent puis se refroidissent brutalement, par exemple. Les Saami du nord de l’Europe observent la formation de croûtes de neige glacée qui empêchent les rennes d’accéder au lichen qu’ils paissent habituellement sous la neige ; les troupeaux meurent de faim. « Les peuples de l’Arctique subissent trop de pressions cumulatives », conclut l’anthropologue. S’ils ne peuvent pas manifester contre le changement climatique, partout dans l’Arctique, nous voyons de plus en plus de protestations contre le développement minier. « 

Enfin, les pôles, et en particulier l’Antarctique, sont des lieux privilégiés pour étudier les phénomènes géophysiques de notre planète, et pour observer l’univers de manière plus générale. « À la station Concordia, située à plus de 3 000 mètres d’altitude, au cœur du continent antarctique, nous enregistrons notamment les fluctuations du champ magnétique terrestre et les séismes à travers la planète », précise Cyril Moulin. Ces mesures prises dans une région complètement isolée fournissent des informations cruciales pour mieux comprendre le fonctionnement de la Terre. De nombreuses autres études géophysiques sont également menées, afin de percer les secrets du continent antarctique lui-même, encore un mystère pour les géologues.

Installation astronomique de la base Concordia. Grâce à leur air sec et froid, les perches permettent d’observer le ciel sans dérangement.

Enfin, l’Antarctique est un endroit idéal pour observer le reste de l’Univers. « L’ambiance est particulièrement sèche au pôle Sud, poursuit Cyril Moulin. Il n’y a pas de vapeur d’eau qui interfère avec l’observation des étoiles. » C’est à Concordia que la 2e exoplanète a été observée autour de l’étoile Beta Pictoris, en 2019. Autre atout majeur : en raison de leurs conditions de vie extrêmes – froid, isolement prolongé pendant l’hiver… -, les pôles permettent aux agences spatiales de réaliser avec des chercheurs les études biomédicales nécessaires à la préparation de leurs futures missions habitées vers Mars. La science des pôles n’a pas eu son dernier mot. ♦

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Sources :