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La neige et ses impuretés

Dossier - Au cœur de la glace, les secrets du climat
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Pour mieux comprendre le climat de la Terre, rien de tel que l'analyse des glaces dans les calottes polaires (en Antarctique et au Groenland) mais aussi dans les glaciers. Partez au cœur de la glace, à la découverte des secrets du climat.

  
DossiersAu cœur de la glace, les secrets du climat
 

L'atmosphère transporte des poussières, du sel marin et divers composés chimiques, qui se mélangent aux précipitations neigeuses et finissent enfermés dans les glaces. Ces impuretés nous délivrent des messages importants.

La neige renferme des impuretés. Ici, éruption de cendres. © Pexels, DP

Un exemple : l'océan, les volcans et les activités humaines émettent des composés soufrés dans l'atmosphère ; là, ces composés s'oxydent et se transforment en gouttelettes de sulfates ; les aérosols ainsi constitués sont incorporés aux neiges ; leur concentration et leur composition isotopique nous renseignent sur l'origine du soufre qu'ils contiennent.

Relation entre température et séparation isotopique : la relation empirique entre température de condensation et composition isotopique des précipitations est en accord avec les calculs théoriques de distillation (modèles de Rayleigh) et résulte de la dépendance à la température des coefficients de fractionnement (rapport entre teneur isotopique du condensat par rapport à la vapeur). © DR

Des poussières piégées dans la glace

De même, le strontium et le néodyme des poussières piégées dans les glaces identifient leur source continentale. Par sa composition isotopique, le plomb nous raconte de quel type d'essence il est issu. Le béryllium 10 (10Be) produit par les rayons cosmiques dans la haute atmosphère sert à dater la glace, à suivre les variations de l'activité solaire et à retracer les modifications du champ magnétique terrestre.

Pour des sites où l'accumulation de neige dépasse la dizaine de centimètres par an, l'analyse des impuretés révèle des variations saisonnières qui permettent de compter les couches annuelles et de réaliser des mesures très détaillées. La glace polaire demeure, toutefois, un matériau extrêmement pur dans lequel la teneur des impuretés dépasse rarement le millionième de masse de glace. Cela impose des conditions analytiques d'une grande propreté pour éviter toute contamination des échantillons (travail en salle blanche), ainsi que l'usage de techniques très pointues (chromatographie ionique, spectrométrie de masse...) sur quelques millilitres d'échantillon.