En Antarctique, le forage du lac sous-glaciaire Whillans est réussi

En Antarctique, le forage du lac sous-glaciaire Whillans est réussi - MAJ

Le trou de forage du lac Whillans, en Antarctique. La mission est réussie : les membres du Wissard ont foré, à l'aide d'eau chaude, la glace de la calotte et prélevé quelques échantillons d'eau et de sédiments. © The Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling Project (Wissard)

Un forage qui se termine bien ! Dans le cadre du projet Wissard, une équipe américaine a tenté de forer la glace de la calotte Antarctique pour atteindre le lac Whillans. La tâche est accomplie, les échantillons sont remontés en surface et sont, à priori, non-contaminés. Retour sur la mission et son intérêt…

Qu’y a-t-il sous la calotte glaciaire de l’Antarctique ? Le pôle Sud est recouvert à 95 % de glace. Avec une épaisseur de presque 4 km, elle coupe la surface terrestre de tout contact avec l’atmosphère depuis des milliers d’années. Avant l’arrivée des satellites et des radars, personne ne soupçonnait la nature de ce qui se trouvait sous cette gigantesque masse de glace.

La structure la plus étudiée, mais probablement la plus mystérieuse de l’Antarctique, est l'énorme lac Vostok. Situé à 4 km de fond et d’une superficie de 15.690 km2, il est comparable au lac Ontario (à titre de comparaison, le lac Léman affiche 580 km2). S’il y a de la vie dans l’étendue d’eau, elle n’aurait pas vu l’atmosphère depuis des milliers d’années. Sous la calotte, Vostok n’est toutefois pas le seul lac. C’est un véritable réseau géant d’eau qui anime la surface terrestre du continent. Des centaines de rivières et lacs communiquent ainsi entre eux.

Une équipe scientifique américaine s’est intéressée au Lac Whillans, du côté ouest de l'Antarctique. Cette mission s’inscrit dans le projet Wissard (The Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling Project). L’objectif est alors de prélever des échantillons du lac sous-glaciaire situé à 800 m en dessous de la surface de la glace. Bien plus petit que Vostok, avec une superficie de 2 km², ce lac appartient à un réseau de lacs qui, liés par des rivières, drainent jusqu’à l’océan.

Le continent antarctique est irrigué par un vaste réseau d'eau. Les points bleus sont les lacs (lake, en anglais) et les courbes bleues sont des rivières (rivers). Le lac Whillans est à l'ouest et le lac Vostok à l'est du continent. Les zones pourpres sont les zones en dessous du niveau de la mer. © Zina Deretsky, NSF

Un forage… à l’eau chaude et aux UV

Le dimanche 27 janvier 2013, les membres du Wissard clament enfin leur réussite. Ils ont foré jusque dans le lac et prélevé des échantillons d’eau et de sédiments. « Les capteurs sur le forage montrent une variation de pression de l'eau, ce qui indique que le trou de forage est relié au lac », expliquent les chercheurs sur leur blog. Les échantillons pourraient bien contenir de la vie microscopique. Celle-ci a évolué pour s’adapter aux conditions de vie sous la glace, c'est-à-dire une vie sans lumière et sans nutriment. Étudier ces possibles traces de vie permettrait de comprendre comment elle peut s’adapter à des conditions aussi extrêmes.

Comme pour la mission au lac Vostok, la grande préoccupation de l'équipe du Wissard fut d'empêcher la contamination des échantillons par des microbes. Elle a donc utilisé un système de forage par eau chaude : l’eau est sous pression et à 90 °C. Toutefois, même à cette température, beaucoup de bactéries subsistent. Le tube de forage a donc été équipé d'un collier de rayons UV, un rayonnement qui tue 99,9 % des micro-organismes.

Pourquoi une telle vidange du lac ?

Les échantillons récoltés seront étudiés par diverses équipes du monde entier et de disciplines différentes. Au-dessus du lac, la glace se déplace. Le flux est étonnamment puissant. Large de 20 m, il se déplace d’un mètre par jour alors que les environs de la calotte ne se déplacent pas à plus d’un mètre par an ! Les microbes sous-glaciaires pourraient accélérer l'érosion des roches en libérant du silicium et du fer. « Je veux savoir comment ils aident à faire marcher la planète », explique Jill Mikucki, un des membres du Wissard.

« Le lac Whillans n'est qu'un des quelques centaines de lacs reliés entre eux », déclare Ross Powell, un autre membre du Wissard. « Il se remplit et se vidange tous les 5 à 10 ans. Nous voulons savoir ce qui cause ces cycles. En en sachant plus sur l’importance de la dynamique de la glace, nous comprendrons mieux les effets que le réchauffement climatique pourrait avoir sur le continent Antarctique », conclut-il.

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MAJ 16-02-2013 : La vie prospère dans le lac Whillans, sous 800 mètres de glace

Ces sédiments ont été photographiés au fond du lac sous-glaciaire Whillans, en Antarctique, plus de 800 m sous la surface de la glace. Cette étendue d'eau a été découverte en 2007 par Helen Fricker (Scripps Institution of Oceanography) grâce à l'analyse de données fournies par le satellite IceSat. La zone couverte par la photographie mesure environ 15 cm de diamètre. © Alberto Behar, JPL, ASU

Les eaux du lac sous-glaciaire Whillans, en Antarctique, abriteraient des bactéries. Elles seraient même actives malgré les 800 m de glace qui les surplombent et la température ambiante de -0,5 °C. Vont-elles fournir de précieuses informations aux astrobiologistes ?

L’Antarctique renferme un véritable réseau de cours d’eau et de lacs souterrains sous ses glaces, mais abritent-ils des formes de vie ? C’est pour répondre à cette question qu’une véritable course aux forages est en cours depuis plusieurs années sur ce continent gelé. Des chercheurs russes sont ainsi parvenus en février 2012 à atteindre le lac Vostok sous 3.768 m de glace, mais les informations diffusées durant ces derniers mois ne font état d’aucune découverte d’êtres vivants.

Une équipe américaine est depuis lors parvenue à atteindre le lac Whillans sur la côte ouest de l’Antarctique. Les chercheurs du projet Wissard (The Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling Project) ont traversé 800 m de glace grâce à un forage utilisant de l’eau chaude. Le lac s’étendrait sur une superficie d’environ 60 km2 et, première surprise, aurait une profondeur avoisinant les deux mètres. Les études sismiques avaient plutôt laissé entrevoir des valeurs oscillant entre 10 et 25 m. Il n’est toutefois pas exclu que certains points précis de cette étendue d’eau soient plus profonds.

La suite des opérations n’a pas été de tout repos pour les 50 chercheurs menés par John Priscu de la Montana State University. Une fois un forage terminé, ils ne disposent en effet que de 48 h pour réaliser leurs prélèvements, l’eau du lac ayant ensuite tendance à geler dans le puits de 30 cm de diamètre. Les efforts de l’équipe n’ont pas été vains, puisque 30 litres d’eau et six carottes de sédiments longues de 60 cm ont été remontés en surface. Cerise sur le gâteau, un colorant a révélé la présence d’ADN au sein des échantillons. Des formes de vie ont donc été trouvées !

Les bactéries du lac Whillans actives dans le noir et le froid

L’eau du lac contiendrait environ 1.000 bactéries par millilitre, ce qui représenterait grossièrement un dixième de l’abondance observée au sein des océans. Ces organismes ont ensuite été mis en culture dans des boîtes de Petri. Ils afficheraient des taux de croissance « relativement bons », selon John Priscu, ce qui prouve qu’ils sont vivants et surtout actifs. Les prélèvements vont maintenant être envoyés aux États-Unis, et dans quelques autres pays, afin de subir des analyses plus précises.

Des séquençages ADN sont notamment prévus pour identifier les bactéries et comprendre leur mode de vie. Elles vivent en effet dans le noir total et à une température de -0,5 °C. Les études préliminaires devraient durer un mois. Elles seront également mises à profit pour exclure toute contamination des échantillons par d’éventuels organismes exogènes véhiculés par le forage.

Des indices sur l’adaptation à la vie extrême

Les stratégies de survie de ces bactéries pourraient fournir d’importantes informations sur l’adaptation de la vie aux conditions extrêmes, mais pas seulement. De précieux indices pourraient être récoltés sur la biologie éventuelle de formes de vie extraterrestres. Europe, l’une des lunes de Jupiter, abriterait par exemple un grand océan sous sa surface, où certains organismes pourraient survivre.

Les bactéries vivant dans le lac Whillans sont probablement chimio autotrophes, puisqu’aucune photosynthèse ne peut avoir lieu dans cet environnement obscur. Elles produisent donc la matière organique en oxydant des composés inorganiques comme le soufre ou l’azote. Le carbone serait quant à lui fourni par le CO2 présent dans l’eau. Il reste maintenant à attendre les résultats des études approfondies. L’aventure du lac Whillans est loin d’être terminée…

Par Quentin Mauguit, futura-sciences.com

SFH 01-2013/02-2013