Dans un lac profond sous la glace de l'Antarctique, des microbes se nourrissent de carbone ancien.

Comment les microbes survivent dans les lacs situés sous l'épaisse couche de glace de l'Antarctique a toujours été un mystère. Désormais, les scientifiques ont découvert ce qui est consommé par les microbes d'un lac enfoui dans l'ouest de l'Antarctique.

Les bactéries présentes dans ce lac et autres habitants microbiens subsistent grâce au carbone laissé derrière lui par l'eau de mer, il y a des milliers d'années, rapportent les chercheurs dans la publication d'avril AGU Advances. Cette découverte vient renforcer l'idée selon laquelle, durant une période de réchauffement climatique survenue il y a environ 6 000 ans, la couche de glace dans l'ouest de l'Antarctique était plus petite qu'actuellement, permettant ainsi aux nutriments contenus dans l'eau de mer de s'accumuler dans ce qui est aujourd'hui un lit de lac enterré sous des centaines de mètres de glace.

Cette étude compte parmi les premières à fournir des preuves de l'époque où la couche de glace était plus petite, il y a peu de temps d'un point de vue géologique, avant de se reformer à sa taille actuelle, selon Greg Balco, géochimiste au Berkeley Geochronology Center en Californie.

Comprendre comment la couche de glace a changé lors de périodes de réchauffement est crucial pour prédire l'avenir de l'Antarctique alors que le monde continue à se réchauffer en raison du changement climatique causé par l'homme, explique Balco, qui n'a pas participé à cette étude.

Des centaines de lacs sont présents sous la vaste couverture de glace de l'Antarctique, résultat de la fonte lente mais constante du dessous de la glace due à la chaleur provenant de l'intérieur de la Terre. Les lacs sont presque tous isolés du monde extérieur, quasiment aveugles et gelés.

Ces conditions peu propices à la vie devraient les rendre hostiles. « Si j'étais un microbe, je ne voudrais pas vivre dans les profondeurs froides et sombres de ces lacs, où je n'ai pas vu le soleil ou de nouveaux nutriments depuis des milliers d'années », explique Ryan Venturelli, paléo-glaciologue au Colorado School of Mines à Golden. Pourtant, des milliards de microbes - et même certains animaux - ont réussi à prospérer dans ces masses d'eau subglaciales (SN: 4/21/23).

À mesure que la dernière période glaciaire s'est achevée, il y a environ 15 000 ans, les calottes glaciaires du monde entier ont reculé. Les simulations informatiques ont prédit qu'à mesure que le climat se réchauffait, la couche de glace de l'ouest de l'Antarctique s'était peut-être rétrécie pour atteindre une dimension encore plus petite que celle d'aujourd'hui. Mais déterminer à quoi ressemblait une couche de glace plus petite n'est pas facile car la plupart des preuves sont désormais cachées sous la glace, explique Balco.

En 2018, Venturelli s'est joint à une équipe d'environ 30 scientifiques qui se sont dirigés vers un coin isolé de l'ouest de l'Antarctique pour percer les secrets du passé. Le voyage les a conduits sur les bords du lac Mercer : un corps d'eau subglaciaire à 150 kilomètres de la mer.

L'expédition a pris plus d'une semaine pour percer un peu plus de un kilomètre de glace en utilisant une foreuse à eau chaude qui fonctionnait 24 heures sur 24. « Il y a eu beaucoup de cris et d'applaudissements » lorsqu'ils ont enfin réussi à atteindre le lac, se souvient Venturelli. Le lac Mercer est le deuxième lac subglaciaire au monde que des scientifiques ont réussi à atteindre.

L'équipe a collecté et analysé des échantillons d'eau et de sédiments du fond du lac. Ces travaux ont identifié des traces de carbone 14 âgé de 6 000 ans, une forme d'élément qui est fabriquée dans l'atmosphère puis décante sur la Terre. Pour que ce carbone traverse la glace, le lac aurait dû être en contact avec l'extérieur.

Les chercheurs n'ont pas repéré de signes évidents de plancton photosynthétique ancien, ce qui suggère que cette zone n'était pas une mer ouverte lorsque le carbone s'est déposé dans les sédiments. Au lieu de cela, l'eau de mer transportant le carbone doit être venue jusqu'au lac. Cela signifie que l'eau de l'océan doit avoir coulé sous la glace beaucoup plus à l'intérieur de terres qu'aujourd'hui, sur environ 250 kilomètres, selon les chercheurs. 

« Il n'y a pas d'autre moyen d'introduire du carbone 14 ici », explique Balco. « Vous ne pouvez pas le faire passer à travers la glace. Les organismes ne peuvent pas creuser de tunnels. La seule façon d'y arriver est l'infiltration d'eau de mer sous la couche de glace ». 

L'eau de mer s'infiltre bien sous la glace, mais pas aussi profondément qu'à l'emplacement du lac. Le bord de la couverture de glace était donc probablement plus proche du lac Mercer il y a plusieurs milliers d'années. Cela suggère que la couche de glace de l'ouest de l'Antarctique était probablement plus petite à cette époque.

Il y a 6 000 ans, les microorganismes vivant dans cette zone se seraient nourris de l'eau de l'océan. Et leurs descendants semblent toujours le faire. Les chercheurs ont trouvé des traces de carbone 14 dans les échantillons d'eau ainsi que dans les sédiments, suggérant que les microbes recyclent le carbone ancien déposé dans le fond du lac comme source de nourriture.

La nouvelle étude souligne combien d'informations sont en attente dans les lacs cachés de l'Antarctique, selon Venturelli. « Il y a environ 675 lacs sous la couverture de glace et nous n'avons échantillonné que deux d'entre eux », dit-elle. « J'aimerais beaucoup pouvoir atteindre chacun d'entre eux avec une foreuse. »

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