Les vallées sèches de McMurdo en Antarctique
Situées sur la côte ouest du détroit de McMurdo, les vallées sèches de McMurdo constituent la plus grande zone (relativement) libre de glace de l'Antarctique.
D'une superficie d'environ 4 800 km², les vallées sèches sont uniques en ce sens que leurs lacs gelés et leurs vastes étendues de sol exposé représentent une région de la Terre qui s'approche des conditions minimales nécessaires à l'apparition de la vie.
En fait, les basses températures, les précipitations limitées et l'accumulation de sel font que les vallées sèches de McMurdo ressemblent presque plus à Mars qu'à la Terre - ou à l'Antarctique.
Les vallées sèches de McMurdo restent sèches parce que les précipitations qui tombent sous forme de neige sur le continent antarctique sont emportées par des vents forts, secs et catabatiques par le processus de sublimation.
Par conséquent, la seule glace que l'on trouve dans les vallées sèches se présente sous la forme de glaciers alpins et de glace de lac, ce qui fait de cette zone une particularité dans un continent déjà particulier.
La vie antarctique dans les vallées sèches de McMurdo
Lorsque le capitaine Scott a découvert les vallées sèches en 1903, lui et l'équipage de son expédition pensaient qu'elles étaient dépourvues de toute vie.
Il s'avère cependant qu'une grande variété d'écosystèmes aquatiques prospère dans le climat rude des vallées sèches de McMurdo grâce aux courants de fonte des glaciers qui se déversent dans les lacs recouverts de glace.
Ce flux n'est pas constant, mais dépend d'une combinaison de facteurs liés à la température, au vent et à la lumière du soleil.
Les niveaux d'écoulement fluctuent entre un filet d'eau et un torrent tout au long de la journée, du mois et de l'année, ce qui signifie que seuls certains organismes peuvent survivre dans l'environnement inhabituel des vallées sèches.
Ces organismes sont généralement des cyanobactéries, connues pour être des espèces "tolérantes au stress", qui possèdent également des pigments sombres pour se protéger des rayons UV élevés.
Malgré les conditions difficiles, les vallées sèches de McMurdo abritent une grande diversité d'espèces, car peu de plantes ou d'animaux leur font concurrence (ou les mangent).
L'un des aspects les plus étonnants de la survie des cyanobactéries est leur capacité à démarrer le processus de photosynthèse dans les 48 heures qui suivent la réception d'eau liquide, bien qu'elles soient pratiquement à l'état lyophilisé.
Les lacs couverts de glace des vallées sèches de McMurdo
Les lacs couverts de glace des vallées sèches, dont la glace a une épaisseur de 3 à 5 mètres tout au long de l'année, constituent un habitat unique où la vie peut se développer. Les principales caractéristiques de ces lacs sont les suivantes
- Une couverture de glace qui assure la stabilité de la colonne d'eau, ce qui permet aux couches d'eau salée de persister pendant de nombreuses années
- Elle limite la vitesse à laquelle les nutriments, qui s'accumulent dans les eaux profondes, peuvent retourner dans la couche supérieure du lac
- La glace épaisse bloque 80 à 99 % de l'énergie solaire
Ces caractéristiques font que les lacs des vallées sèches sont sombres, froids, avec un apport lent en nutriments et un environnement à croissance lente pour différentes espèces. La production la plus courante dans les lacs est constituée de tapis microbiens sur les fonds lacustres, les principaux organismes étant des cyanobactéries.
Malgré les températures froides qui inhibent leur croissance, les tapis lacustres se développent en grandes accumulations en raison des perturbations limitées et de l'absence de pâturage. Un aspect intéressant de ces tapis est qu'ils se développent en couches annuelles, chaque couche apparaissant comme une alternance de bandes noires (hiver) et blanches (été), ce qui permet aux chercheurs de déterminer les changements de température passés dans les vallées sèches.
Le niveau des lacs est déterminé par le volume d'eau de fonte disponible, qui fluctue au fil du temps. Par exemple, la profondeur du lac Vanda a varié de 130 m il y a environ 5 000 ans à des niveaux de sécheresse osseuse il y a environ 1 200 ans, laissant un bassin de saumure. Dans les années 1970, la profondeur du lac était de 65 m. En raison de l'absence de vent qui mélange l'eau, le bassin de saumure datant d'il y a 1 000 ans se trouve toujours au fond du lac.
Découverte d'eaux souterraines antarctiques dans les vallées sèches de McMurdo
Des chercheurs ont récemment découvert sous les vallées sèches un aquifère salé qui pourrait abriter des écosystèmes microbiens jusqu'alors inconnus. Slawek Tulaczyk, glaciologue à l'université de Santa Cruz et professeur de sciences de la terre et des planètes, ainsi que d'autres chercheurs, ont recueilli des preuves de la présence d'eaux souterraines en utilisant un capteur héliporté pour pénétrer sous la surface.
L'étude a révélé que des saumures, ou eaux salées, forment des aquifères sous les glaciers et les lacs des vallées sèches et dans leur sol gelé. L'étude a également montré que les saumures s'écoulent vers la côte antarctique à partir d'environ 18 kilomètres à l'intérieur des terres, pour finalement se déverser dans l'océan Austral. L'étude suppose que les nutriments contenus dans la saumure sont libérés dans l'océan, ce qui affecte la productivité biologique dans les zones côtières et autour de celles-ci.
Une autre découverte a été la détection d'habitats microbiens à la surface et près de la surface des vallées sèches : une prouesse de vie étonnante étant donné que les minuscules pores sont remplis d'une saumure hyper-saline qui reste liquide jusqu'à -15 °C. Cette étude fait partie d'une équipe internationale et interdisciplinaire qui utilise un capteur électromagnétique appelé SkyTEM monté sur un hélicoptère pour produire des images de la subsurface des vallées sèches, grâce à la technologie développée à l'université d'Aarhus au Danemark.
Esben Auken, responsable du SkyTEM, a fait voler le capteur dans de nombreux endroits du monde, mais c'est la première fois que cette technologie est déployée en Antarctique. Dans l'ensemble, les données du projet permettront aux scientifiques de mieux comprendre l'évolution des vallées sèches au fil du temps et l'influence de cette histoire sur ce que les scientifiques observent aujourd'hui.
La science des vallées sèches de McMurdo
Le projet LTER (Long Term Ecological Research) des vallées sèches de McMurdo est une étude interdisciplinaire des écosystèmes aquatiques et terrestres des vallées sèches. Le site a été sélectionné en 1992 pour le programme de recherche écologique à long terme de la National Science Foundation.
Le financement du projet ayant été renouvelé en 2010 pour six années supplémentaires, le projet LTER de McMurdo mène des recherches écologiques à long terme dans le but de laisser aux générations futures un héritage d'expériences et d'observations de terrain à long terme bien conçues et bien documentées, afin d'améliorer leur compréhension des composants de base de l'écosystème ainsi que des facteurs à l'origine de changements généralisés. Plus précisément, l'objectif du LTER de McMurdo est de comprendre l'influence des contraintes physiques et biologiques sur la structure et la fonction des écosystèmes des vallées sèches.
Un baromètre du changement mondial : le LTER de McMurdo
Le projet LTER de McMurdo affirme que les recherches menées dans les vallées sèches sont importantes pour la science, car si tous les écosystèmes dépendent de l'eau liquide pour leur survie, il existe rarement des endroits sur Terre où un changement climatique mineur peut affecter la capacité des organismes à croître et à se reproduire.
Les données recueillies par le LTER indiquent que les vallées sèches sont très sensibles aux petites variations du rayonnement solaire et de la température, ce qui peut fournir aux chercheurs un laboratoire naturel à l'échelle régionale pour étudier les réactions aux activités humaines qui modifient le climat.
Il est important de noter que les calottes glaciaires de l'Antarctique réagissent aux changements climatiques sur des périodes de plusieurs milliers d'années, alors que les cours d'eau et les lacs couverts de glace des vallées sèches de McMurdo réagissent presque immédiatement aux changements : Les vallées sèches de McMurdo seront le premier endroit sur Terre où les effets du changement climatique seront observés immédiatement.
