Les carottes de glace qui nous permettront de regarder 1.5

Les scientifiques creusent profondément dans la glace de l'Antarctique pour mieux comprendre le rôle que joue le dioxyde de carbone atmosphérique dans les cycles climatiques de la Terre.

Se déplaçant rapidement et prudemment dans deux couches de gants, Florian Krauss place un cube de glace dans un cylindre plaqué or qui brille en rouge à la lumière du laser de visée. Il recule pour admirer la machine, recouverte de fils et de jauges, qui transforme les glaces polaires en données climatiques.

S'il s'agissait d'une véritable tranche de glace précieuse vieille d'un million d'années de l'Antarctique et pas seulement d'un cube d'essai, il scellerait ensuite le récipient d'extraction sous vide et allumerait le laser principal de 150 watts, provoquant lentement la totalité de l'échantillon de glace. à sublimer directement en gaz. Pour Krauss, doctorant à l'Université de Berne en Suisse, cela permettrait de percer ses secrets, en exposant les concentrations de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone piégés à l'intérieur.

Pour mieux comprendre le rôle que joue le dioxyde de carbone atmosphérique dans les cycles climatiques de la Terre, les scientifiques se tournent depuis longtemps vers des carottes de glace forées en Antarctique, où les couches de neige s'accumulent et se compactent sur des centaines de milliers d'années, emprisonnant des échantillons d'air ancien dans un réseau de bulles qui servent comme de minuscules capsules temporelles. En analysant ces bulles et les autres contenus de la glace, comme la poussière et les isotopes de l'eau, les scientifiques peuvent relier les concentrations de gaz à effet de serre aux températures remontant à 800 000 ans.

L'initiative européenne Beyond EPICA (Projet européen de carottage de glace en Antarctique), qui en est à sa troisième année, espère éventuellement récupérer le noyau le plus ancien, datant de 1,5 million d'années. Cela prolongerait les enregistrements climatiques jusqu'à la transition du Pléistocène moyen, une période mystérieuse qui a marqué un changement majeur dans la fréquence des oscillations climatiques de la Terre – des cycles de périodes glaciaires et chaudes répétées.

Réussir à forer une carotte aussi ancienne – un effort de plusieurs années – pourrait être la partie la plus facile. Ensuite, les scientifiques doivent minutieusement libérer l’air emprisonné de cette glace. Krauss et ses collègues développent une nouvelle façon innovante de procéder.

« La glace elle-même ne nous intéresse pas ; nous nous intéressons simplement aux échantillons d'air qu'elle contient. Nous devions donc trouver une nouvelle façon d'extraire l'air de la glace », explique-t-il.

L’intervention pourrait décomposer le méthane, imitant un phénomène qui aurait pu amplifier les périodes glaciaires. Mais les scientifiques affirment qu’il reste encore beaucoup à faire en matière de recherche fondamentale.

La fonte n’est pas une option car le dioxyde de carbone se dissout facilement dans l’eau. Traditionnellement, les scientifiques utilisaient des méthodes d’extraction mécanique, en broyant des échantillons de couches individuelles de glace pour libérer l’air. Mais broyer la glace Beyond EPICA dans le congélateur de l'université, qui est conservé à 50 °C en dessous de zéro, ne serait pas efficace. La glace la plus ancienne située tout en bas du noyau sera tellement comprimée et les couches annuelles individuelles si fines que les bulles ne seront pas visibles : elles auront été pressées dans le réseau de cristaux de glace, formant une nouvelle phase appelée clathrate. .

«Tout en bas, nous nous attendons à ce que 20 000 ans d'histoire climatique soient comprimés dans seulement un mètre de glace», explique Hubertus Fischer, chef du groupe scientifique sur le climat et les carottes de glace du passé à Berne. Cela représente un centième de l'épaisseur de tout enregistrement de carottes de glace existant.

La nouvelle méthode développée par Krauss et Fischer s’appelle deepSLice. (Un menu de pizzas est collé sur le côté de l'appareil, juste sous les étiquettes d'avertissement laser, un cadeau d'une pizzeria australienne du même nom.) DeepSLice comporte deux parties. Le dispositif d'extraction par sublimation induite par laser, ou LISE, remplit la moitié d'une pièce du laboratoire de l'équipe. LISE dirige un laser proche infrarouge en continu sur une tranche de carotte de glace de 10 centimètres afin qu'elle passe directement de l'état solide à l'état gazeux sous une pression et une température extrêmement basses. Le gaz sublimé gèle ensuite dans six tubes plongeurs métalliques refroidis à 15 K (-258 °C), chacun contenant l'air d'un centimètre de carotte de glace. Enfin, les échantillons sont chargés dans un spectromètre d'absorption sur mesure basé sur la technologie laser à cascade quantique, qui envoie des photons à travers l'échantillon de gaz pour mesurer simultanément les concentrations de dioxyde de carbone, de méthane et d'oxyde d'azote. Un autre grand avantage de ce système est qu'il nécessite beaucoup moins de glace (et de travail) que l'ancienne méthode d'analyse, dans laquelle les scientifiques mesuraient le méthane en faisant fondre la glace (il ne se dissout pas dans l'eau) et le dioxyde de carbone en broyant la glace.