Une nouvelle technique radar permet aux scientifiques de sonder la région invisible de la calotte glaciaire sur Terre et les mondes glacés

Les couches proches de la surface des calottes glaciaires sont difficiles à étudier avec un radar aéroporté ou satellite pénétrant dans la glace, car une grande partie de ce qui est scientifiquement important se produit trop près de la surface pour être imagée avec précision. Cela a laissé les scientifiques s’appuyer sur des instruments au sol qui ne donnent qu’une couverture limitée, ou extraire des carottes de glace – une opération difficile et longue actuellement impossible à faire sur d’autres planètes.

La nouvelle technique radar combine deux largeurs de bande radar différentes et recherche les écarts comme moyen d’augmenter la résolution. Parce que les instruments sont embarqués sur des avions ou des satellites, les scientifiques peuvent rapidement étudier de vastes régions de glace.

Pour tester la nouvelle technique, l’équipe a effectué des relevés radar au-dessus de la calotte glaciaire du Devon dans l’Arctique canadien, où ils ont cartographié une couche de glace imperméable en forme de dalle près de la surface. Une analyse plus approfondie a suggéré que la couche de glace redirige la fonte de surface de la surface enneigée de la calotte glaciaire vers les canaux d’eau en aval. La recherche a été publiée en mai 2023 dans la revue La Cryosphère.

Selon Kristian Chan, un étudiant diplômé de l’UT Jackson School of Geosciences qui a conçu la technique, les découvertes de l’étude sur la couche de plaques de glace pourraient aider les scientifiques à prédire l’avenir de la calotte glaciaire et sa contribution à l’élévation du niveau de la mer.

“Si vous n’avez que des couches de glace relativement minces, le névé [snow-packed surface layers] a la capacité d’absorber et de retenir l’eau de fonte en surface”, a déclaré Chan. “Mais si ces dalles imperméables sont répandues, la contribution de la fonte en surface à l’élévation du niveau de la mer est renforcée.”

La fonte de surface est normale sur les calottes glaciaires pendant les mois d’été. Au fur et à mesure que le sommet de la neige de l’hiver précédent se réchauffe, l’eau de fonte s’enfonce et gèle plus profondément dans la neige, formant de fines couches de glace.

Cependant, la plupart des couches de glace sur la calotte glaciaire du Devon sont beaucoup plus épaisses que prévu, certaines formant des plaques pouvant atteindre 16 pieds d’épaisseur sur plusieurs kilomètres. Cela les rend très efficaces pour rediriger l’eau de fonte, ce que les chercheurs ont confirmé lorsqu’ils ont fait correspondre l’emplacement des plaques de glace les plus épaisses avec celui des rivières d’eau de fonte.

Chan a déclaré que les résultats démontrent ce que les scientifiques peuvent accomplir avec la nouvelle technique.

“Nous avons utilisé un radar aéroporté pour trouver des plaques de glace sur la calotte glaciaire du Devon, mais la même chose s’applique pour détecter des couches avec un radar en orbite sur des mondes” océaniques “couverts de glace comme Europa, la lune de Jupiter”, a-t-il déclaré.

Chan fait partie d’un groupe UTIG, dirigé par le chercheur scientifique principal Don Blankenship, qui développe un instrument radar appelé REASON, qui sera lancé à bord de l’Europa Clipper de la NASA en 2024. Avec un vaisseau spatial de l’Agence spatiale européenne qui a été lancé cette année, les scientifiques auront bientôt deux instruments radar pénétrant dans la glace enquêtant sur les lunes de Jupiter, Europa et Ganymède. Les deux systèmes radar sont compatibles avec la technique de Chan.

Grâce à la nouvelle technique, les scientifiques pourront scruter les quelques pieds supérieurs des coquilles glacées où ils pourraient trouver de la saumure gelée, des restes cryovolcaniques ou même des dépôts de retombées de panache. Tous sont soit des habitats potentiels, soit des indices sur les environnements habitables dans le sous-sol, a déclaré le co-auteur Cyril Grima, chercheur associé à l’UTIG qui fait également partie de l’équipe REASON.

“Kristian nous a donné la possibilité de voir des choses dans cette partie cachée juste sous la surface qui est potentiellement accessible aux futurs atterrisseurs”, a déclaré Grima. “Cela a vraiment amélioré la capacité de reconnaissance de ces radars.”

La recherche a été soutenue par le NASA Texas Space Grant Consortium à l’UTIG et la Fondation G. Unger Vetlesen. L’UTIG est une unité de recherche de l’UT Jackson School of Geosciences.