Comme le puissant Yukon de l’Alaska, un large fleuve coulait autrefois à travers l’Antarctique, suivant une vallée douce façonnée par les forces tectoniques à une époque où le continent n’était pas encore pris dans la glace. Comprendre ce qui s’est passé lorsque des rivières de glace ont ensuite rempli la vallée pourrait résoudre certaines énigmes climatiques et géologiques concernant le continent le plus méridional.

La vallée est le Graben Lambert en Antarctique oriental, qui abrite aujourd’hui le plus grand glacier du monde. Piégé sous la glace, le graben (qui signifie fossé ou tranchée en allemand) est une gorge étonnante et profonde. Mais avant le grand gel de l’Antarctique, il y a 34 millions d’années, la vallée était relativement plate et remplie par une rivière paresseuse, laissant aux géologues une énigme à décoder : Comment le Graben Lambert est-il devenu si abrupt, et quand a-t-il été creusé ?

La clé de l’histoire du Graben Lambert a été trouvée dans des couches de sédiments juste au large, dans la baie de Prydz. Dans une nouvelle étude, Stuart Thomson, géologue à l’Université d’Arizona (UA) à Tucson, s’est penché sur le passé en décodant les sables déposés par la rivière, et les tas désordonnés laissés par le glacier. Les chercheurs ont découvert que les sables de la rivière sont surmontés d’une épaisse couche de sédiments plus grossiers qui signale le début de l’érosion glaciaire dans la vallée. Le taux d’érosion a plus que doublé lorsque les glaciers se sont déplacés, a déclaré Thomson.

« La seule façon dont cela pourrait se produire, c’est à cause des glaciers », a-t-il dit. « Ils ont commencé à broyer et à former des vallées profondes. »

Comprendre quand les glaciers ont commencé à tisser leur chemin à travers l’Antarctique aidera les scientifiques à mieux modéliser la réponse de la calotte glaciaire aux changements climatiques de la Terre, ont déclaré les chercheurs.

« Il y a un gros effort pour modéliser comment les glaciers s’écoulent en Antarctique, et ces modèles ont besoin d’un paysage sur lequel les glaciers peuvent s’écouler », a déclaré Thomson à OurAmazingPlanet. « Une fois que ces modèles peuvent prédire les changements passés, ils peuvent prédire plus précisément ce qui se passera avec les changements climatiques futurs. »

Les sédiments détiennent également des indices sur l’évolution tectonique de l’Antarctique de l’Est, et une chaîne de montagnes enfouie sous la vaste et épaisse couche de glace.

Les résultats sont détaillés dans le numéro de mars 2013 de la revue Nature Geoscience.

Histoire de la glace

Le Graben de Lambert s’est formé lors de la dislocation du Gondwana, un ancien supercontinent, un processus qui s’est produit par étapes. L’Antarctique, l’Inde et l’Afrique se sont déchirés au Crétacé supérieur (il y a environ 80 millions d’années). Cette scission a créé de longues vallées linéaires orientées perpendiculairement aux côtes des continents. À l’époque, le climat de la Terre était plus chaud qu’aujourd’hui et, à mesure que l’Antarctique se déplaçait vers le sud, s’installant dans son foyer au-dessus du pôle Sud, le continent grouillait de plantes et d’animaux.

Les scientifiques peuvent partiellement reconstituer cet environnement passé grâce aux fossiles et au radar qui scrute sous la glace pour cartographier les formes de la roche en dessous. Une carte en 3D de l’Antarctique d’aujourd’hui montre des gouffres creusés par les glaciers, des montagnes accidentées et d’autres vestiges de son existence plus chaude.

Mais les relevés ne disent rien sur l’aspect du paysage avant que la glace ne sculpte toutes ces caractéristiques. « Les gens ont émis des hypothèses sur le moment où les grands fjords se sont formés sous la glace », a déclaré Thomson. « Mais personne n’en est sûr tant qu’on n’a pas échantillonné les roches ou les sédiments ».

Thomson et ses collègues ont analysé des sédiments forés au fond de l’océan juste au large du glacier Lambert, ainsi que des moraines terrestres, les amas de roches poussés par les glaciers. Des tests sur les minéraux présents dans les sables et les boues les ont aidés à déterminer quand et à quelle vitesse la surface s’est érodée.

Voici ce que disent les sédiments : Il y a environ 250 millions à 34 millions d’années, la région autour du glacier Lambert était relativement plate, et drainée par des rivières à faible débit, a expliqué Thomson. Il y a environ 34 millions d’années, ce qui coïncide avec un refroidissement du climat de la Terre, de grands glaciers sont apparus, façonnant la vallée spectaculaire aujourd’hui cachée sous une épaisse couche de glace.

« Cela semble s’être produit très tôt, il y a 34 à 24 millions d’années », a déclaré Thomson. L’érosion a ralenti de façon spectaculaire lorsque la couche de glace s’est stabilisée il y a environ 15 millions d’années, a-t-il ajouté.

Quelque 5 250 à 8 200 pieds (1,6 à 2,5 kilomètres) de roche ont depuis disparu, broyés par les glaciers et emportés par la glace, selon l’étude.

« Les glaciers peuvent creuser des vallées profondes rapidement – et l’ont fait sur l’Antarctique avant qu’il ne devienne si froid que la plus grande partie a été couverte par 1 ou 2 miles de glace épaisse et stationnaire », a déclaré Peter Reiners, un géologue de l’UA et co-auteur de l’étude, dans un communiqué.

Clues to buried mountain range

Lambert Graben s’étend sur environ 375 miles (600 km) à l’intérieur des terres, se terminant à l’une des caractéristiques les plus énigmatiques de l’Antarctique – une chaîne de montagnes enterrée appelée les montagnes Gamburtsev. Enfouies sous la glace, ces montagnes se sont élevées pendant le rifting du Gondwana. Les preuves géologiques suggèrent que deux impulsions de soulèvement provenant d’événements de rifting il y a environ 250 millions d’années et 100 millions d’années ont poussé les pics déchiquetés.

Mais Thomson et ses collègues n’ont pas trouvé de preuves dans les sédiments pour une deuxième phase de soulèvement il y a 100 millions d’années. Les sables de la rivière contiennent des minéraux des monts Gamburtsev, et les minuscules grains suggèrent que les montagnes ont obtenu leur hauteur avec une seule poussée tectonique.

« Cela souligne à la fois l’âge remarquable de la chaîne de montagnes et le degré extraordinaire de préservation du paysage sous-glaciaire », écrit Darrel Swift dans un article d’accompagnement dans Nature Geoscience. Swift, géologue à l’Université de Sheffield au Royaume-Uni, n’a pas participé à l’étude.

Email Becky Oskin ou suivez-la @beckyoskin. Suivez-nous @OAPlanet, Facebook ou Google+. Article original sur OurAmazingPlanet de LiveScience.

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