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Les foreurs Russes ont atteint le lac sous-glaciaire de Vostok à 3769m de profondeur : Le point de vue d’un glaciologue français

par KRINNER Gerhard - 14 février 2012 - ( maj : 26 avril 2012 )

Un communiqué du directeur des Expéditions Antarctiques Russes [1], Valery Lukin, confirme la jonction avec le lac sous-glaciaire à l’aplomb de la station de Vostok (Antarctique). La montée rapide de l’eau dans le trou de forage limite les craintes d’une contamination du lac par le fluide de forage (kérosène). Ainsi les Expéditions Antarctiques Russes ont gagné leur pari les derniers jours de cette campagne d’été, grâce à leurs équipes de foreurs qui se sont relayées depuis deux mois. Il faut saluer la performance des ingénieurs et techniciens qui ont survenu aux conditions de travail au pôle du froid de la terre à 3500 m d’altitude, avec sa température moyenne annuelle de -55°C. Progresser dans de la glace à son point de fusion, passer des lentilles d’eau est une prouesse technique que seuls les Russes ont su réaliser à ce jour.

Le forage numéro 5 a débuté en 1989 dans la dynamique des études paléo climatiques et en étroite collaboration avec la France grâce à l’initiative C Lorius. Avec les Etats-Unis qui se sont joints à cette collaboration, et les 3623 mètres de carottes de glace obtenus en 1998, ont permis de produire le fameux enregistrement climatique qui couvre 420 000 ans, confirmant lien entre climat et gaz à effet de serre. Cette relation est depuis validée sur une période couvrant 800 000 ans avec la carotte du Dôme C, forée dans le cadre du projet européen EPICA. Avec les répercutions majeures dans le domaine de la climatologie, Vostok a ainsi permis de belles premières scientifiques qui ont largement honoré la recherche française et russe. Dès les années 70 on savait qu’il y avait de l’eau sous la station, mais le lac ne fut cartographié entièrement qu’en 1993 grâce au satellite ESR1. C’est le plus grand lac parmi les quelques 400 lacs sous glaciaires répertoriés sous la calotte Antarctique, son intérêt scientifique est unique. Outre son éventuel contenu biologique en micro-organismes qui sortiraient de l’ordinaire, ce lac est immense par son volume (5000 milliards de m3), son épaisseur d’eau (1200m), et surtout ses sédiments qui contiendraient l’histoire de l’englacement de l’Antarctique commencée il y a environ 30 millions d’années. En 2005, les Expéditions Antarctiques Russes dotées de moyens nouveaux, reprennent le forage laissé à 3623m avec l’objectif d’atteindre le lac, 120 m plus bas. Selon le traité Antarctique, chaque nation conduisant des recherches se doit de produire une étude d’impact environnemental (Annexe I du Protocole de Madrid). De tout cela, la Russie a mis un point d’honneur à s’en acquitter dès 2003. En retour, les autres nations signataires du traité se sont inquiétées des risques de contamination du lac par le kérosène. Ce fluide qui ne gèle qu’à moins 80°C, est mis dans le trou pour éviter sa fermeture, et en cas de fuite vers le lac il oblitérerait irrémédiablement les recherches. Le comité scientifique pour les recherches Antarctiques (SCAR) a d’ailleurs recommandé dès 1994, de laisser une couche de 25 m de glace afin de préserver son intégrité. D’autres projets d’explorations sont actuellement en préparation avec le lac Ellsworth [2] conduit par un consortium d’universités britanniques, et le projet Wissard [3] conduits par les Etats-Unis. Dans les deux cas, les forages d’accès jusqu’à 3000m, seraient réalisés avec de l’eau chaude, une technique énergivore mais dont l’impact sur le milieu sous-glaciaire serait réduit. Par ailleurs, à la fin de l’opération le regel de l’eau dans le trou ne laisserait que quelques dizaines d’heures pour envoyer des submersibles d’observation et des carottiers pour récupérer des sédiments. Une approche inapplicable à Vostok tant la glace est froide. En réponse aux critiques, les Russes ont imaginé d’introduire au fond du trou rempli de kérosène, une huile silicone, considérée comme « liquide écologique ». De densité intermédiaire entre l’eau et le fluide de forage, elle servirait de tampon de protection. Ils ont aussi évoqué de diminuer la hauteur de kérosène pour permettre l’eau du lac de refouler dans le trou au moment du percement. Enfin ils ont aussi envisagé de forer les derniers mètres à l’aide d’une sonde thermique très fine (quelques centimètres de diamètre) telle une paille pour siroter l’eau. Selon le traité sur l’Antarctique, c’est la commission nationale (donc Russe) qui donne ou non, en dernier ressors, l’autorisation de procéder au forage. Une telle autorisation a été accordée aux Expéditions russes par la Fédération de Russie. Les équipes scientifiques françaises se sont alignées sur la recommandation du SCAR. Associées aux biologistes moléculaires Russes, les recherches se sont focalisées sur la glace de regel, collée sous le glacier et recueillies par forage dès 3540m. Si les couches extérieures des échantillons de glace sont en contact avec le kérosène, l’intérieur reste intègre et donc analysable. Ces études faites dans le cadre de l’ANR–Vostok (2007-2011), du GDRE Vostok (2003-2011) avec le soutien de l’IPEV (projet Glaciolac) montrent que les eaux du lac sont très pures chimiquement et sont biologiquement stériles. Seules des signatures ADN de bactéries thermophiles trouvées dans des inclusions de sédiments prises dans la glace de regel ont été reconnues comme indigènes de la glace. Ces bactéries qui survivent à + 54°C, sont connues dans des sources chaudes (geyser de Yellowstone en particulier) et utiliseraient l’hydrogène comme source d’énergie alternative. Celles-ci ne proviendraient pas du lac lui-même, mais de niches profondément encastrées 2 ou 3 km dans les failles du socle rocheux [4] [5]. Les eaux du lac, très pauvres en éléments chimiques, dénuées de carbone organique, seraient enrichies en air - on parle de peroxyde d’hydrogène – donc hostiles à toute vie telle que nous la connaissons. Les foreurs auraient donc pris grand soin de baisser la hauteur du fluide car en brisant le dernier centimètre de glace, l’eau du lac a brusquement envahit le trou de forage sur une hauteur de 30 à 40 m selon le communiqué. Il faut espérer que l’impact sur le lac soit effectivement moindre que « mineur ou transitoire » comme l’ont estimé les Russes dans leur évaluation environnementale. On devrait bientôt savoir si échantillons d’eau récupérés du carottier remonté à la hâte, et « mis dans des containers stériles » sont exploitables. En gagnant leur pari, cet aboutissement au bout de tant d’années d’efforts auréole la Russie. Sans doute l’eau du lac qui est remontée dans le trou va très vite geler. En carottant cette glace, les Russes pourront au mieux tirer des informations sur les gaz dissouts dans le lac. Mais la voie qui mène aux études in-situ et aux sédiments risque d’être encore longue.

Schéma du Lac Vostok. Seules des signatures ADN de bactéries thermophiles ont été différenciées des contaminations. Elles proviennent d’inclusions se sédiment piégés dans la glace d’accrétion. Les niches seraient blotties au fond de profondes fissures du socle, alimentées par une circulation hydrothermale, cette dernière activée par une tectonique locale contribuant en outre l’excès d’hélium observé. Les eaux du lac seraient elles mêmes stérilisées par l’excès d’air (et d’oxygène). (d’après Bulat et al, 2004). Photo L. Medard/CNRS

Contact : Jean-Robert Petit


[1] http://www.aari.nw.ru/main.php?id=1...

[2] http://www.ellsworth.org.uk/

[3] http://www.wissard.org/

[4] Bulat et al, DNA signature of thermophilic bacteria from the aged accretion ice of Lake Vostok : implications for searching life in extreme icy environments, Int. J. of Astrobiology, 3 (1), 1-12, DOI : 10.1017/s147355040400189, 2004.

[5] Lavire et al. Presence of Hydrogenophylus thermoluteolus DNA in accretion ice in the subglacial Lake Vostok, Antarctica, assessed using rrs, cbb and hox, Environmental Microbiology, 8 (12), 2106-2114, 2006

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