« Dans les prochaines décennies ou même les prochains siècles, ce patrimoine englacé aura une valeur inestimable : pour des trouvailles scientifiques totalement inédites ou pour comprendre les évolutions locales de l’environnement. Je soutiens pleinement ce projet. »
Jean Jouzel, climatologue vice-président de la commission scientifique du GIEC de 2002 à 2015, prix Nobel de la Paix en 2007.

Lundi 15 août, et jusqu’à début septembre, une équipe internationale d’une dizaine de glaciologues et ingénieurs – français, italiens, russe et américains – coordonnée par Patrick Ginot, ingénieur de recherche à l’Institut de recherche pour le développement (IRD) au sein du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l’environnement (LGGE) de l’Université Grenoble Alpes et du CNRS et Jérôme Chappellaz, directeur de recherche CNRS dans ce même laboratoire, se rendra au col du Dôme (4 300m, massif du Mont-Blanc) pour prélever les premières « carottes-patrimoine ». L’objectif est de constituer la première bibliothèque mondiale d’archives glaciaires issues de glaciers menacés par le réchauffement climatique.

Trois carottes de glace, de 130 mètres chacune, seront extraites, puis descendues par hélicoptère dans la vallée. Elles seront ensuite transportées à Grenoble au LGGE, tout en maintenant une chaîne du froid rigoureuse. L’une d’entre elles sera analysée en 2019 pour constituer une base de données disponible pour l’ensemble de la communauté scientifique mondiale. Les deux autres seront acheminées par bateau puis par véhicules à chenilles sur les hauts plateaux de l’Antarctique, en 2020, pour être stockées à la base Concordia, gérée par l’Institut polaire français Paul-Emile Victor (IPEV) et son partenaire italien le Programme national de Recherche Antarctique (PNRA). À terme, ce sont des dizaines de carottes de glace patrimoine qui devraient être stockées dans une cave, creusée sous la neige, par -54°C, le congélateur le plus sûr – et naturel – du monde.

Le glacier du col du Dôme constitue la première étape de ce projet majeur initié en 2015 par le LGGE, ainsi que par l’Université Ca’Foscari de Venise (Italie) et le CNR (Conseil national de la recherche italien), sous l’égide de la Fondation Université Grenoble Alpes. Une deuxième mission, plus longue et plus complexe, se déroulera en 2017 dans les Andes en Bolivie (glacier Illimani). D’autres pays sont déjà candidats pour s’inscrire dans ce projet et sauvegarder la mémoire des glaciers auxquels ils ont accès : l’Allemagne, l’Autriche, la Suisse, le Brésil, les États-Unis, la Russie, la Chine, le Népal, le Canada.

Pourquoi constituer cette archive maintenant ?

L’idée de créer ce projet s’est imposée quand les scientifiques ont observé la hausse des températures de plusieurs glaciers. À 10 ans d’intervalle, la température à proximité des glaciers du col du Dôme et de l’Illimani dans les Andes s’est élevée de 1,5 à 2°. Au rythme actuel, on projette que leur surface rencontrera des épisodes systématiques de fonte durant l’été d’ici quelques années à décennies. Avec cette fonte, et par la percolation de l’eau de fonte au travers des couches de neige sous-jacentes, ce sont des pages uniques de l’histoire de notre environnement qui disparaîtront à tout jamais. « Nous sommes la seule communauté de scientifiques travaillant sur les climats à voir disparaître une partie de ses archives. Il était devenu urgent de constituer ce patrimoine pour le futur, à l’instar du patrimoine mondial de semences conservé au Spitzberg », explique Jérôme Chappellaz, l’initiateur français du projet. Apport indispensable à la science environnementale et climatique, cruciale pour mieux anticiper notre avenir, la science des glaces n’aura en effet bientôt plus de matière première de qualité en provenance des régions de montagne en raison du réchauffement climatique.

« Notre génération de scientifiques, témoin du réchauffement climatique, porte une responsabilité particulière vis-à-vis des générations futures. C’est pourquoi, nous ferons don de ces échantillons de glace des glaciers les plus fragiles à la communauté scientifique des décennies et siècles à venir, quand ces glaciers auront disparu ou perdu la qualité de leur enregistrement. », conclut Carlo Barbante, initiateur italien du projet, Directeur de l’Institut des dynamiques des processus environnementaux, CNR, Université Ca’Foscari de Venise.

Une mobilisation scientifique et un mécénat d’envergure

L’IPEV, le PNRA et Communauté Université Grenoble Alpes sont associés aux organismes scientifiques initiateurs du projet, l’Université Grenoble Alpes, le CNRS, l’IRD, le CNR (Italie), l’Université Ca’Foscari et la Fondation Université Grenoble Alpes.

Le projet contribue également au Programme Hydrologique International de l’UNESCO, dans le cadre du Programme IHPVIII (2014-2021), relatif aux activités de la neige, des glaciers, de l’eau et des ressources en eau.

Ce projet bénéficie des compétences et des équipements des organismes porteurs, et est soutenu financièrement par des mécènes privés. La Fondation Université Grenoble Alpes remercie les mécènes de cette première mission, sans qui le projet n’aurait pu voir le jour : la Fondation Prince Albert 2 de Monaco, dédiée à la protection de l’environnement et au développement durable, la société Findus France, fabricant de surgelés, Claude Lorius, glaciologue français pionnier des forages glaciaires, la Fondation de la société Petzl spécialiste des équipements de montagne, GMM, constructeur de remontées mécaniques et la société Pressario, agence de presse.

Source : cnrs

Deux études indépendantes et complémentaires apportent une réponse à cette question. Dans l’une, sous presse dansThe Astrophysical Journal, des chercheurs majoritairement du CNRS et d’Aix-Marseille Université excluent la capture d’astéroïdes et montrent que le seul scénario compatible avec les propriétés de surface de Phobos et Deimos est celui d’un impact géant. Dans l’autre étude, grâce à des simulations numériques de pointe, une équipe belgo-franco-japonaise montre comment ces satellites ont pu se former à partir des débris d’une collision titanesque entre Mars et un embryon de planète trois fois plus petit. Ces travaux, fruit d’une collaboration entre des chercheurs de l’Université Paris Diderot et de l’Observatoire royal de Belgique, en collaboration avec le CNRS, l’Université de Rennes 1 et l’institut japonais ELSI, sont publiés le 4 juillet 2016 dans la revue Nature Geoscience.

L’origine des deux lunes de Mars, Phobos et Deimos, restait un mystère. Par leur petite taille et leur forme irrégulière, elles ressemblent beaucoup à des astéroïdes, mais on ne comprend pas comment Mars aurait pu les « capturer » pour en faire des satellites en orbite presque circulaire, dans le plan équatorial de la planète. Selon une théorie concurrente, Mars aurait subi à la fin de sa formation un impact géant avec un embryon de planète ; mais pourquoi les débris d’un tel impact auraient-ils formé deux petits satellites plutôt qu’une énorme lune, comme celle de la Terre ? Une troisième possibilité serait que Phobos et Deimos se soient formés en même temps que Mars, ce qui impliquerait qu’ils aient la même composition que leur planète ; cependant, leur faible densité semble contredire cette hypothèse. Aujourd’hui, deux études indépendantes viennent conforter la théorie de l’impact géant.

Dans l’une d’elles, une équipe de recherche belgo-franco-japonaise propose pour la première fois un scénario complet et cohérent de formation de Phobos et Deimos, qui seraient nés des suites d’une collision entre Mars et un corps primordial trois fois plus petit, 100 à 800 millions d’années après le début de la formation de la planète. Selon ces chercheurs, les débris de cette collision auraient formé un disque très étendu autour de Mars, formé d’une partie interne dense, composée de matière en fusion et d’une partie externe très fine, majoritairement gazeuse. Dans la partie interne de ce disque se serait d’abord formée une lune mille fois plus massive que Phobos, aujourd’hui disparue. Les perturbations gravitationnelles créées dans le disque externe par cet astre massif auraient catalysé l’assemblage de débris pour former d’autres petites lunes plus lointaines. Au bout de quelques milliers d’années, Mars se serait alors retrouvée entourée d’un cortège d’une dizaine de petites lunes et d’une énorme lune. Plusieurs millions d’années plus tard, une fois le disque de débris dissipé, les effets de marée avec Mars auraient fait retomber sur la planète la plupart de ces satellites, dont la très grosse lune. Seules ont subsisté les deux petites lunes les plus lointaines, Phobos et Deimos (voir l’infographie en fin de communiqué).

À cause de la diversité des phénomènes physiques mis en jeu, aucune simulation numérique n’est capable de modéliser l’ensemble du processus. L’équipe de Pascal Rosenblatt et Sébastien Charnoz a dû alors combiner trois simulations de pointe successives pour rendre compte de la physique de l’impact géant, de la dynamique des débris issus de l’impact et de leur assemblage pour former des satellites, et enfin de l’évolution à long terme de ces satellites.

Dans l’autre étude, des chercheurs du Laboratoire d’astrophysique de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université) excluent la possibilité d’une capture, sur la base d’arguments statistiques et en se fondant sur la diversité de composition des astéroïdes. De plus, ils montrent que la signature lumineuse émise par Phobos et Deimos est incompatible avec celle du matériau primordial qui aurait pu former Mars (des météorites de la classe des chondrites ordinaires, des chondrites à enstatite et/ou des angrites). Ils s’attachent donc au scénario de l’impact. Ils déduisent de cette signature lumineuse que les satellites sont composés de poussières fines (de taille inférieure au micromètre).

Or, la très petite taille des grains à la surface de Phobos et Deimos ne peut pas être expliquée uniquement comme la conséquence d’une érosion due au bombardement par les poussières interplanétaires, d’après ces chercheurs. Cela signifie que les satellites sont composés dès l’origine de grains très fins, qui ne peuvent se former que par condensation du gaz dans la zone externe du disque de débris (et non à partir du magma présent dans la zone interne). C’est un point sur lequel s’accordent les deux études. Par ailleurs, une formation des lunes de Mars à partir de ces grains très fins pourrait être responsable d’une forte porosité interne, ce qui expliquerait leur densité étonnamment faible.

La théorie de l’impact géant, corroborée par ces deux études indépendantes, pourrait expliquer pourquoi l’hémisphère nord de Mars a une altitude plus basse que le sud : le bassin boréal est sans doute la trace d’un impact géant, comme celui qui a in finedonné naissance à Phobos et Deimos. Elle permet aussi de comprendre pourquoi Mars a deux satellites et non un seul comme notre Lune, aussi née d’un impact géant. Ce travail suggère que les systèmes de satellites formés dépendent de la vitesse de rotation de la planète, puisqu’à l’époque la Terre tournait très vite sur elle-même (en moins de quatre heures) alors que Mars tournait six fois plus lentement.

De nouvelles observations permettront bientôt d’en savoir plus sur l’âge et la composition des lunes de Mars. En effet, l’agence spatiale japonaise (JAXA) a décidé de lancer en 2022 une mission, baptisée Mars Moons Exploration (MMX), qui rapportera sur Terre en 2027 des échantillons de Phobos. L’analyse de ces échantillons pourra confirmer ou infirmer ce scénario. L’Agence spatiale européenne (ESA), en association avec l’agence spatiale russe (Roscosmos), prévoit une mission similaire en 2024.