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Des mondes microbiens inconnus dans le sous-sol de l’Antarctique

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Pour partir à la recherche de colonies bactériennes, certains scientifiques utilisent... un hélicoptère. Une équipe américaine analyse en effet des glaciers antarctiques en se servant d'un drôle d'appareil aéroporté. L'engin a mis en évidence des poches d'eau liquide très salée sous les glaciers mais aussi dans le sol gelé (le pergélisol). Selon ces chercheurs, cet environnement constituerait un bon abri pour des micro-organismes bien adaptés et ce type de milieu devrait aussi être recherché dans le sous-sol martien.

Sur le site Bull Pass, dans la vallée Wright, l'une des vallées sèches de McMurdo, en Antarctique, un hélicoptère emporte le capteur aéroporté électromagnétique (ou AEM pour airborne transient electromagnetic, en anglais). L'engin a été conçu par l'université danoise d'Aarhus avec l'entreprise SkyTem. Il permet de dresser des cartes des réseaux aquifères. Sur ce continent du pôle Sud, il a décelé un grand nombre de poches de saumure dans le sous-sol ou sous la glace. © Jill Mikucki

Jill Mikucki est géomicrobiologiste et travaille à l'université du Tennessee, aux États-Unis. Elle ne se sert pas toujours d'un microscope car sa spécialité consiste à comprendre comment le métabolisme des bactéries est détectable de loin, à l'échelle d'un écosystème. Son modèle préféré est celui des poches d’eau subglaciaires et les instruments qu'elle utilise sont plutôt ceux de la géochimie.

Le dernier appareil en date est un détecteur électromagnétique aéroporté, suspendu à un hélicoptère. Grâce à lui, elle et son équipe ont cartographié la résistance électrique des profondeurs du sous-sol (glaciers ou pergélisol) des vallées sèches de McMurdo, une région désertique de la Terre Victoria, située sur la côte, par 160° de longitude est (à peu près celle de la Nouvelle-Calédonie). Leurs résultats ont fait l'objet d'une publication dans la revue Nature Communications.

On connaît de nombreux lacs situés sous l'inlandsis, au cœur du continent, comme le lac Vostok ou le lac Willhans. Cependant, comme le soulignent les auteurs dans le résumé de l'article scientifique, « l'existence d'eau souterraine dans les régions libres de glace de l'Antarctique et le long des côtes est encore mal comprise ». L'étude, qui a scruté le sol jusqu'à 350 mètres sous la surface, a montré de vastes étendues dans lesquelles la résistance électrique est bien plus faible que celle de la glace ou du sol gelé. Les chercheurs en déduisent qu'il y a là des poches d'eau très salée, emprisonnées et restant liquides à basse température grâce à la concentration en sel et à la pression, qui, toutes deux, abaissent le point de fusion.

Des poches d'eau très salée ont été découvertes dans les vallées sèches de McMurdo. La ligne sur la carte du bas indique le cheminement de l'hélicoptère. Les parties jaunes représentent les zones sondées. Les points notés DVDP sur la carte du haut indiquent les forages du projet Antarctic Dry Valley Drilling Project. © J. A. Mikucki et al., Nature Communications, 2015

Un milieu viable pour des micro-organismes bien adaptés

La découverte n'a rien d'étonnant puisque des lacs subglaciaires ont déjà été mis en évidence sous les glaciers côtiers. En 2009, Jill Mikucki avait d'ailleurs décrit un lac sous le glacier Taylor, dans la même région. Elle y avait découvert de nouvelles espèces de bactéries (un travail publié dans Science). Cet écosystème isolé doit provenir d'une ancienne poche d'eau de mer datant d'environ 5 millions d'années. À cette époque, elle devait être en connexion avec l'océan, dont le niveau se situait plus haut. Au front du glacier se trouvent les fameuses « Cascades de sang » (« Blood falls »). Ces suintements d'eau sont chargés en oxyde de fer car ils proviennent d'une de ces poches d'eau qui s'est concentrée en sel et en fer au fil du temps.

L'analyse aéroportée permet aujourd'hui de repérer ces poches de saumures sur de grandes échelles alors qu'il fallait jusque-là effectuer des forages ou des sondages radar pour vérifier leur présence. L'étude montre que ces poches sont présentes un peu partout, sous les glaciers, sous les lacs et dans le sol gelé. Et l'ensemble forment des réseaux interconnectés.

Selon l'équipe, ces volumes d'eau constituent autant d'écosystèmes potentiels où il est possible de chercher des formes de vie résistant à un environnement difficile. Un lac a ainsi été découvert sous le glacier Taylor, en connexion avec le lac Bonney, en aval, juste sous les Cascades de sang. Il existe à cet endroit des micro-organismes tirant leur énergie de la dégradation chimique des composés sulfurés et ferreux. De tels milieux existent sur Mars. Cette étude pourrait d'ailleurs poser des bases pour l'exploration du sous-sol de la Planète rouge, tiennent à ajouter les auteurs dans le communiqué de l'université du Tennessee.

En dehors de la microbiologie et de l'exobiologie, cette étude donne aussi des clés pour la compréhension de la dynamique de ces glaciers. Ces derniers évoluent en effet au rythme des changements climatiques passés et présents. Certaines poches sont ainsi piégées, d'autres libérées. Pour Jill Mikucki, ce travail « peut changer la manière dont sont vues les côtes de l’Antarctique. Nous savons qu'une quantité significative de sédiments saturés situés en profondeur suinte dans l'océan, impactant la productivité des écosystèmes marins ».

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