Away Team Tech: Icefin Diving Droid offre une visibilité sans précédent sous la banquise antarctique

En haut d’une étroite crevasse remplie d’eau de mer à la base de la plus grande plate-forme de glace de l’Antarctique, des caméras sur une motoneige à ailettes submersible télécommandée transmettent un brusque changement de décor.

Les parois de glace de météorite lisse et frittée sont soudainement devenues vertes et de texture plus rugueuse, se transformant en glace de mer salée.

À environ 1 900 pieds au-dessus de la surface de la plate-forme de glace Ross qui rencontre le Camp Ice Stream, l’équipe de recherche américano-néo-zélandaise a reconnu ce changement comme une preuve de « pompage de glace » – un processus qui n’avait pas été directement observé auparavant dans la crevasse de la plate-forme de glace, et important pour sa stabilité.

a déclaré Justin Lawrence, chercheur invité au Cornell Center for Astrophysics and Planetary Sciences du College of Arts and Sciences (A&S). « Et puis c’est devenu encore plus bizarre à mesure que nous montions. »

Le regard sans précédent du robot Icefin à l’intérieur de la faille et les observations révélant plus d’un siècle de processus géologiques sous la banquise sont détaillés dans « Des signatures de regel et de retrait de faille ont été observées dans la zone d’échouement du Camp Glacier», publié le 2 mars dans Nature Geoscience.

Le document rapporte les résultats d’une campagne de terrain de 2019 sur le Kamb Ice Stream soutenue par l’Antarctique de la Nouvelle-Zélande et d’autres agences de recherche néo-zélandaises, dirigée par Christina Holby, professeur à l’Université d’Otago, et ses collègues. Avec le soutien du programme d’astrobiologie de la NASA, une équipe de recherche dirigée par Brittney Schmidt, professeure associée d’astronomie et de sciences de la Terre et de l’atmosphère chez A&S et Cornell Engineering, a pu rejoindre la mission et déployer l’Icefin. Le Laboratoire d’habitabilité et de technologie planétaires de Schmidt développe l’Icefin depuis près d’une décennie, en commençant par le Georgia Institute of Technology.

Les membres de l’équipe Icefin de Brittney Schmidt après avoir terminé leur première mission d’exploration des conditions sous la plate-forme de glace de l’Antarctique, près de l’endroit où le flux de glace du Camp converge, en décembre 2019. – Icefin/NASA PSTAR RISE UP/Schmidt

Combinée à des enquêtes récemment publiées sur le glacier Thwaites en évolution rapide – exploré au cours de la même saison par un deuxième rover Icefin – la recherche devrait améliorer les modèles d’élévation du niveau de la mer en fournissant les premières vues haute résolution des interactions entre la glace, l’océan et le fond marin dans systèmes glaciaires contrastés sur la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental.

Thwaites, exposé aux courants océaniques chauds, est l’un des glaciers les plus instables du continent. Le Camp Ice Stream, où l’océan est si froid, stagne depuis la fin du XIXe siècle. Kamb compense actuellement une partie de la perte de glace de l’Antarctique occidental, mais s’il est revitalisé, il pourrait augmenter la contribution de la région à l’élévation du niveau de la mer de 12 %.

« L’Antarctique est un système complexe et il est important de comprendre les deux extrémités du spectre – les systèmes qui subissent déjà des changements rapides ainsi que les systèmes plus silencieux où les changements futurs présentent un risque », a déclaré Schmidt. « Regarder Kamb et Thwaites ensemble nous aide à en savoir plus. »

La NASA a financé le développement d’Icefin et l’exploration Kamb pour étendre l’exploration océanique au-delà de la Terre. La glace de mer comme celle de la faille pourrait être un analogue des conditions sur la lune glacée de Jupiter Europa, la cible de la mission orbitale Europa Clipper de la NASA dont le lancement est prévu en 2024. Les missions d’atterrisseur ultérieures pourraient un jour rechercher directement la vie microbienne dans la glace.

Icefin transporte une suite complète d’instruments océanographiques sur un châssis standard de plus de 12 pieds de longueur et de moins de 10 pouces de diamètre. Il a été descendu sur une corde à travers un trou de forage que l’équipe néo-zélandaise avait foré à travers la banquise avec de l’eau chaude.

Au cours de trois plongées s’étendant sur plus de trois miles près de la zone d’échouement où Kamb se transforme en plateau flottant de Ross, Icefin a cartographié cinq fissures – une vers le haut – et le fond marin, enregistrant les conditions de l’eau, y compris la température, la pression et la salinité.

L’équipe a observé diverses caractéristiques de la glace qui fournissent des informations précieuses sur le mélange de l’eau et les taux de fonte. Ils comprenaient des fossettes en forme de balle de golf, des ondulations, des passages verticaux et les formations «plus étranges» près du sommet de la faille: des boules de glace et des saillies en forme de doigts ressemblant à des contreforts.

Crédit Icefin télécommandé : Icefin/NASA PSTAR RISE UP/Schmidt/Lawrence

Le robot Icefin travaille à distance sous l’eau après avoir effectué une plongée sous la plate-forme de glace de Ross près du Kamb Ice Stream en 2019.

Le pompage de la glace observé dans la crevasse, selon les chercheurs, contribue probablement à la stabilité relative de la plate-forme de glace de Ross – la plus grande au monde en superficie et de la taille de la France – par rapport au glacier Thwaites.

« C’est une façon pour ces grandes plates-formes de glace de se protéger et de se soigner », a déclaré Peter Washam (A&S), océanographe polaire de l’équipe Icefin Sciences et deuxième auteur de l’article. « Une grande partie de la fonte qui se produit à des profondeurs proches de la ligne du sol, puis cette eau gèle et s’accumule sur le sol de glace sous forme de glace de mer. »

Au fond de la mer, l’Icefin a cartographié les parallèles des crêtes que les chercheurs pensent être des empreintes laissées par les failles de la banquise – et a enregistré 150 ans d’activité depuis la stagnation du courant de Kamb. Au fur et à mesure que la ligne d’échouement reculait, la banquise s’est amincie, provoquant le soulèvement des failles. Le lent mouvement de la glace au fil du temps a déplacé les fissures vers la mer à partir de la crête.

« Nous pouvons examiner ces caractéristiques du fond marin et les relier directement à ce que nous avons vu sur la base de glace », a déclaré Lawrence, auteur principal de l’article, maintenant responsable de programme et scientifique planétaire chez Honeybee Robotics. « Nous pouvons, en quelque sorte, inverser le processus. »

Le contour de conduite thermique arrière dans la colonne d’eau du rift (Vidéo supplémentaire 4 Extended Fig. 5) est approximé à partir des points d’échantillonnage blancs (trajectoire du véhicule), la ligne de contour de 0 ° C définissant l’horizon de surfusion. Les encarts de a à i montrent différentes textures et formations de glace dans l’ordre de rencontre (images complètes dans Extended Data Fig. 5); c et g montrent l’apparition de la glace de mer le long des parois latérales opposées du rift à peu près à la même hauteur. La trajectoire du véhicule est désalignée d’environ 5 à 10 m par rapport au profil du glacier en raison du mouvement vers le sud le long de l’axe longitudinal de la fissure (en page) et de l’erreur accumulée de position du véhicule ; Cependant, toutes les données (et la longueur du ROV Icefin) sont à l’échelle ; 2 x exagération horizontale. Sciences naturelles de la Terre

la source d’information

Outre Lawrence Wosham et Schmidt, les co-auteurs de Cornell sont les ingénieurs de recherche seniors Matthew Meister, qui dirigeait l’équipe d’ingénierie d’ISWINE, et Andrew Mullin. l’ingénieur de recherche Daniel Disick ; et la directrice du programme Enrica Quartini. L’équipe de Schmidt comprend également l’ingénieur de recherche Frances Bryson17 et, à Georgia Tech, les doctorants Benjamin Horowitz et Anthony Spears.

Les partenaires néo-zélandais ont également contribué au National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA); Université d’Auckland Université d’Otago et Université Victoria de Wellington.

La NASA a soutenu la recherche par le biais de la science et de la technologie planétaires du projet RISE UP du programme de recherche analogique (Ross Ice Shelf et Europa Underwater Probe) et des futurs chercheurs du programme Earth and Space Science and Technology de la NASA. Un soutien supplémentaire est venu de la plateforme scientifique antarctique en Nouvelle-Zélande, du programme antarctique américain et de la Hot Water Drilling Initiative de l’Université Victoria de Wellington.

Des signatures de regel et de retrait de faille ont été observées dans la zone d’échouement du Camp GlacierNature Géoscience (accès libre)

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