Projet Subglacior/Ice and Lasers

Le Conseil européen de la recherche (European Research Council ou ERC), qui a pour vocation d’encourager l’excellence scientifique de la recherche fondamentale en Europe, subventionne chaque année des projets particulièrement novateurs. En 2012, l‘ERC a attribué une bourse de 3 millions d’euros à Jérôme Chappellaz, chercheur à l’Institut des Géosciences de l’Environnement et porteur du projet interlaboratoire ICE&LASERS. Ce projet vise à reconstruire l’évolution du climat et des gaz à effet de serre en développant une nouvelle génération d’instruments d’analyse de la glace polaire ancienne in situ et en laboratoire. En 2010 et 2011, Jérôme Chappellaz avait déjà reçu une subvention de la Fondation BNP Paribas et de l’Agence nationale de Recherche pour la conception et la réalisation d’un nouveau type de sonde laser capable de sonder la mémoire de la glace au-delà d’un million d’années. Ce projet intitulé Subglacior fait maintenant partie intégrante de ICE&LASERS.

Révolutionner la paléoclimatologie grâce à une nouvelle sonde

La finalité du projet de recherche appliquée Subglacior, fruit du partenariat entre l’Institut des Géosciences de l’Environnement, l’équipe LAME du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy, Grenoble), le Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE, Gif /s Yvette) et le Département Technique de l’Institut National des Sciences de l’Univers (DT-INSU, Brest) est de concevoir, construire et déployer en Antarctique un nouveau type de sonde pour obtenir les enregistrements climatiques les plus anciens, au-delà d’un million d’années, en une seule saison de terrain.

Les données seront mesurées sur toute l’épaisseur de glace et caractériseront le potentiel du site ainsi que la variabilité du climat et de la composition atmosphérique entre 1 500 000 ans et 800 000 ans vers le passé.

Objectif et importance du projet pour la communauté scientifique internationale

La construction de cette sonde résoudra un problème technologique et scientifique majeur pour l’étude du climat. Voici 1 500 000 ans à 800 000 ans, les archives marines ont montré une modification radicale de la variabilité climatique, basculant entre des glaciations peu intenses mais fréquentes (tous les 40 000 ans), à des glaciations plus longues, et plus prononcées (tous les 100 000 ans). Etendre les enregistrements antarctiques au delà d’un million d’années vers le passé est indispensable pour comprendre les mécanismes, les non-linéarités et les rétroactions de cette transition majeure du système climatique, la plus spectaculaire et la plus récente.

Cette réorganisation climatique majeure reste à ce jour inexpliquée car aujourd’hui, dans les conditions technologiques actuelles, il est quasiment impossible de collecter des données supérieures à 800 000 ans. Une glace aussi ancienne ne peut se trouver que dans les 10% au fond de la calotte antarctique. Cependant, l’écoulement de glace au voisinage du socle rocheux est complexe et le choix d’un site pour des opérations lourdes de forage traditionnel (raids, construction d’un camp, 5 campagnes de terrain, budget de l’ordre de 30 millions d’euros) est un défi majeur.

Notre sonde in situ pourra explorer la glace profonde polaire et le couplage entre orbite terrestre, climat et gaz à effet de serre lors de la dernière réorganisation majeure du système climatique, en une seule saison. Les modèles sur le climat pourront enfin être confrontées à des données empiriques précises sur le climat et les concentrations de CO2 sur environ 1,5 millions d’années, et donneront des pistes d’explication du précédent changement climatique majeur qui est apparu sur notre terre.

Mécanisme de la sonde

Cette sonde révolutionnaire s’attaque à des défis scientifiques majeurs, grâce à une technologie innovante et un consortium de 4 partenaires très expérimentés des différents centres de recherche, depuis le travail de terrain jusqu’à la meilleure exploitation scientifique des résultats. Le principe de cette sonde réside dans une technologie laser française innovante permettant la mesure en temps réel, sur un instrument embarqué dans un carottier, de paramètres clés (isotopes de l’eau, concentration de l’air piégé dans la glace en méthane...). Les progrès de la spectroscopie laser dans le proche et moyen infra-rouge (technique dite OF-CEAS, brevetée par le LIPhy) permet maintenant de produire des mesures ultra-précises sur un instrument suffisamment compact et robuste pour qu’il puisse être utilisé en conditions extrêmes.Après avoir passé un premier test à une profondeur de 600 m en Mer Méditerrané en juillet 2014, le spectromètre est actuellement intégré dans une prochaine génération de la sonde pour être déployé sur le terrain Antarctique en 2016/2017.