Antarctique (1) : Les secrets du Lac Vostok // Antarctica (1) : Lake Vostok’s secrets

Aussi incroyable que cela puisse paraître, le continent antarctique cache de gigantesques poches d’eau douce sous la calotte glaciaire. Le lac Vostok est la plus grande de toutes. Son nom vient du fait qu’il se trouve en dessous de la station soviétique – puis russe – de Vostok. A cet endroit, la surface de l’inlandsis s’étale à 3 488 m au dessus du niveau de la mer. En conséquence, la surface de ce lac d’eau douce se situe à environ 4 000 m en dessous de la surface de la glace, soit à peu près 500 m en dessous du niveau de la mer.

Le lac Vostok mesure 250 kilomètres de long et 50 km de large et présente une superficie de 15 690 km2. Sa profondeur moyenne est de 344 m et son volume estimé est de 5 400 km3. Le lac est divisé en deux bassins reliés par une échancrure à environ 200 m sous l’eau, alors que la profondeur est de 400 m dans le bassin nord et de 800 m dans son homologue du sud. L’eau du lac Vostok reste liquide grâce au flux géothermique, à la pression et à l’isolation par l’épaisse couverture de glace.

L’eau du lac est peut-être isolée de tout contact avec l’extérieur depuis des millions d’années, ce qui en ferait une structure fossile tout à fait remarquable. On a tout d’abord pensé que l’eau du lac était intacte depuis sa formation, ce qui donnerait une durée de rétention de l’ordre du million d’années. Toutefois, des études ont suggéré qu’une partie de l’eau du lac gèle en permanence et est entraînée par le déplacement de l’inlandsis antarctique. En conséquence, la partie liquide serait renouvelée par l’apport géothermique du fond et par la fonte de la glace sous haute pression. L’estimation de la durée de renouvellement de l’eau du lac est alors fixée à une moyenne de 13 300 ans.

Dans des conditions aussi particulières (température, pression,absence de lumière, quantité de gaz dissous), on est en droit de penser que l’écosystème du lac est très différent de la vie ailleurs à la surface de la Terre. S’agissant de la température de surface, il faut noter que c’est à la verticale de ce lac, à la surface du glacier qui le surplombe, qu’a été mesurée la température la plus froide jamais observée sur terre : −90 °C, en juillet 1983. La température moyenne en surface se situe autour de −55 °C.

En 1989, une équipe soviétique a commencé à forer la glace afin d’étudier l’air emprisonné. Ce n’est que plus tard que les scientifiques se sont rendus compte de la présence du lac sous-glaciaire. Le forage s’arrêta en 1998 à 188 mètres de la surface de la poche d’eau. Les scientifiques espéraient alors découvrir dans les eaux du lac des formes de vie très anciennes. Dans la glace remontée sont apparues des bactéries proches des protéobactéries et des actinomycètes dont l’âge a été estimé à environ 500 000 ans. Cette découverte a cependant été contestée par une équipe franco-russe estimant qu’il s’agissait d’une contamination de la glace par le liquide de forage à base de kérosène. Les travaux de percement de la glace furent interrompus sous la pression de la communauté scientifique qui craignait une contamination de l’eau.

Le forage put reprendre en 2006 avec de nouvelles précautions pour éviter la contamination du site. Le lac a finalement été atteint le 5 février 2012. Il se dit que le fluide de forage aurait été expulsé sous la pression d’eau du lac qui serait remontée dans le puits sur une quarantaine de mètres, évitant toute contamination du lac lui-même. Les scientifiques ne sont retournés récupérer cette eau, gelée entre temps, qu’en fin d’année 2012.

Le forage a repris en janvier 2013. Le 10 de ce même mois, un premier échantillon d’eau du lac, puis d’autres, ont pu être prélevés pour la première fois. Il a fallu attendre la mi-mai pour acheminer les échantillons à Saint-Pétersbourg. Cela a permis aux chercheurs d’étudier les propriétés de cette glace et procéder à des analyses chimiques et microbiologiques.

La première analyse de la glace a montré que des micro-organismes pourraient exister sous une couche de glace de quatre kilomètres. Une seule espèce de bactéries thermophiles est connue de la science (Hydrogenophilus thermonucleus). Toutefois,  rien n’exclut que d’autres microorganismes existent dans l’ancien lac.

Une étude publiée en juillet 2013 fait état de la découverte de l’ADN de 3 507 organismes différents dans des carottes de glace prélevées en 1990 et dont l’âge serait situé entre 5 000 et 10 000 ans mais l’hypothèse d’une contamination par le forage n’est pas totalement exclue.

On pense que l’analyse de l’eau du Lac Vostok permettra de mieux comprendre ce qui se passe sous la surface d’Europe (une des lunes de Jupiter) et d’Encelade (une des lunes de Saturne) qui recèlent peut-être un océan liquide sous une épaisse couche de glace; cet océan pourrait être le point de départ du développement d’une vie extraterrestre.

Source : Wikipedia et plusieurs articles parus dans la presse scientifique internationale.

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Incredible as it may seem, the Antarctic continent hides gigantic pockets of fresh water under the ice cap. Lake Vostok is the largest of all. Its name comes from the fact that it is located beneath the Soviet – then Russian – station of Vostok. At this point, the surface of the ice sheet is 3,488 m above sea level. As a result, the surface of this freshwater lake is approximately 4,000 m below the surface of the sea. ice, roughly 500 m below sea level.
Lake Vostok is 250 kilometers long and 50 km wide and has an area of ​​15,690 km2. Its average depth is 344 m and its estimated volume is 5,400 km3. The lake is divided into two basins connected by a notch about 200 m underwater, while the depth is 400 m in the northern basin and 800 m in its southern counterpart.
The water in Lake Vostok remains liquid thanks to geothermal flow, pressure and insulation by the thick layer of ice.
The water in the lake may have been isolated from all contact with the outside for millions of years, which would make it a truly remarkable fossil structure. It was initially thought that the water from the lake had been present since its formation, which would give a retention period of the order of a million years. However, other research has suggested that some of the lake’s water freezes permanently and is carried away by the displacement of the Antarctic ice sheet. Consequently, the liquid part would be renewed by the geothermal input from the bottom and by the melting of the ice under high pressure. The estimate of the duration of the renewal of the lake water is then fixed at an average of 13,300 years.
In such particular conditions (temperature, pressure, absence of light, quantity of dissolved gas), the ecosystem of the lake is probably very different from life elsewhere on the surface of the Earth. Regarding the surface temperature, it should be noted that vertically above this lake, on the surface of the glacier above it, the coldest temperature was observed on Earth; it was measured: −90 ° C, in July 1983. The mean surface temperature is around −55 ° C.
In 1989, a Soviet team began drilling the ice in order to study the trapped air. It was only later that scientists realized the presence of the underground lake. The drilling stopped in 1998, 188 meters from the surface of the water pocket. Scientists then hoped to discover very ancient forms of life in the waters of the lake. In the upwelling ice, bacteria similar to proteobacteria and actinomycetes appeared, estimated to be around 500,000 years old. This discovery was, however, contested by a Franco-Russian team believing that it was a contamination of the ice by the kerosene-based drilling fluid. The ice drilling work was interrupted under pressure from the scientific community, which feared contamination of the water.
Drilling was able to resume in 2006 with new precautions to avoid contamination of the site. The lake was finally reached on February 5, 2012. It is said that the drilling fluid would have been expelled under the pressure of water from the lake which would have gone up into the well over about forty meters, avoiding any contamination of the lake itself. . The scientists returned to recover this water, frozen in the meantime, only at the end of 2012.
Drilling resumed in January 2013. On the 10th of the same month, a first sample of water from the lake, followed by others, was collected for the first time. The samples were shipped to St. Petersburg by mid-May. This allowed researchers to study the properties of this ice and to carry out chemical and microbiological analyzes.
The first analysis of the ice showed that microorganisms could exist under a four kilometer layer of ice. Only one species of thermophilic bacteria is known to science (Hydrogenophilus thermonucleus). However, nothing excludes that other microorganisms exist in the old lake.
A study published in July 2013 reports the discovery of the DNA of 3,507 different organisms in ice cores taken in 1990 and whose age would be between 5,000 and 10,000 years but the hypothesis of contamination by drilling is not totally excluded.
It is believed that the analysis of the water of Lake Vostok will provide a better understanding of what is happening under the surface of Europe (one of the moons of Jupiter) and Enceladus (one of the moons of Saturn) which may contain a liquid ocean under a thickness of ice, and which could be the starting point for the development of extraterrestrial life.
Source: Wikipedia and several articles published in the international scientific press.

Image RADARSAT du Lac Vostok obtenue en mai 2005

(Source : NASA)

 

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