Mesurer la concentration de gaz à effet de serre (GES) au sein de la calotte glaciaire de l’Antarctique, tel est l’un des objets du projet Subglacior, conduit par des glaciologues et physiciens grenoblois. Pour valider le matériel d’analyse, ils viennent de tester en Méditerranée, dans l’eau de mer et non pas la glace, un spectromètre laser à amplification résonnante d’absorption, qui a analysé la concentration du méthane dissous dans l’eau.

Une mission originale vient de s’achever en mer Méditerranée : des glaciologues du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (LGGE / OSUG, CNRS / UJF) et des physiciens des lasers du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy, CNRS / UJF) ont déployé pour la première fois en mer un spectromètre laser basé sur la technologie à amplification résonnante d’absorption brevetée à Grenoble. L’instrument utilisé – unique en son genre – a été conçu en vue d’un projet de forage dans la calotte de glace antarctique. Cette campagne en Méditerranée a permis de le tester pour une toute autre application et dans un milieu bien différent : l’analyse à haute résolution spatiotemporelle des gaz dissous dans l’océan. Le succès de cette mission ouvre des perspectives prometteuses pour élargir encore le spectre des applications de cette technologie particulièrement sensible.

Subglacior, percer la glace sur 3000 m

Le projet final vise en particulier à construire une sonde révolutionnaire – dénommée Subglacior – visant à analyser en continu la composition isotopique de l’eau (signal relié aux variations du climat) et la concentration en gaz à effet de serre au sein de la glace de l’immense glacier antarctique. Cette sonde doit percer la glace sur près de 3000 mètres d’épaisseur et embarquer un spectromètre laser permettant ces analyses géochimiques en temps réel au sein même du glacier. L’objectif scientifique justifiant ce projet audacieux consiste à étudier la transition climatique majeure du mi-Pléistocène ayant pris place il y a environ un million d’années, voyant la rythmicité des variations climatiques terrestres changer dramatiquement et pour une raison encore inconnue.

Tester dans l’eau de mer avant de forer dans la glace

Afin de tester le comportement de la sonde et ses performances avant son utilisation dans la glace antarctique, les chercheurs grenoblois du LGGE et du LIPhy ont eu l’idée de la déployer dans un premier temps dans l’océan, en mesurant les gaz dissous en son sein.

Du 8 au 14 juillet 2014, cet instrument unique a pris son premier bain en mer Méditerranée grâce au navire scientifique Téthys II de la division technique du CNRS-INSU (http://www.dt.insu.cnrs.fr/flottille/tethys.php). Les conditions météorologiques défavorables (forte houle) ont obligé à limiter la profondeur de déploiement à environ 600 mètres sous la surface de la mer. Les premiers résultats s’avèrent toutefois très prometteurs : pour la première fois, un profil très détaillé de la concentration du méthane dissous dans l’eau a été obtenu, montrant des variations le long de la colonne d’eau à l’échelle de seulement quelques dizaines de mètres, qui semblent corrélées à des variations de la teneur en oxygène mesurée grâce à un autre instrument embarqué. Ce succès ouvre la voie à d’autres développements très prometteurs. En effet, plusieurs gaz traces autres que le méthane pourraient être analysés à l’avenir dans l’eau de mer, en utilisant des longueurs d’onde différentes d’absorption infrarouge.