Science

Nous vous proposons ci-dessous une sélection d’articles liés au thème de la science : nouvelles découvertes, biologie, écologie, faune, flore, géologie, présentation d’espèces…


 

Avant la banquise les pancackes

Nos différents séjours en mer de Ross, nous ont offert la chance unique d’observer avec grand plaisir ces fameux « pancakes » ou « crêpes de glace ». En février dernier, nous avons eu l’occasion de passer toute une journée à évoluer dans ces étranges formations glacées…

Pancakes en mer de Ross
Pancakes en mer de Ross

La banquise en formation

L’unité de salinité s’exprime en psu (pour Practical Salinity Unit). 1 psu est égal à 1 g de sel par kg d’eau de mer. La salinité moyenne des océans varie de 32 à 37 psu, mais en région polaire celle-ci est de l’ordre de 32 psu. Avec une telle concentration en sels, l’eau de mer gèle à -1,86°C, mais avant d’atteindre l’état de vaste étendue blanche bien connue, la banquise passe par différents stades de formation. L’un d’entre eux est appelé « pancake ». Il se produit lorsque les cristaux de glace nouvellement formés sont « malmenés » par les mouvements de l’eau. Ceux-ci finissent par s’agglomérer pour constituer des forment circulaires appelées ainsi ou « crêpes de glace ». Ces derniers voient leurs bords remonter en raison de l’entrechoquement les uns contre les autres, dû au vent et à la houle, ce qui leur donne un aspect de nénuphar.
Au fil des jours, ces pancakes aux diamètres variables se soudent les uns aux autres pour finir par former une couche de glace dont l’épaisseur va s’accroitre de jour en jour.

Une mosaïque silencieuse

Observer ces « crêpes de glace » est un spectacle magique, surtout lorsqu’ils couvrent la mer jusqu’à l’horizon. Imaginez un immense puzzle, dont le nombre de pièces est indénombrable et l’agencement quel qu’il soit, parfait, aux possibilités infinies. Une mosaïque féérique créée par Dame Nature. Chose surprenante, la navigation dans cette glace nouvellement formée et « molle », est à l’image du silence qui règne dans ces contrées polaires : calme et paisible, loin du chaos bruyant du vieux navire polaire qui heurte habituellement de la glace âgée de plusieurs mois…

« Ces petits glaçons, constamment heurtés les uns contre les autres, s‘arrondissent, se relèvent par leurs bords, s’unissent, et présentent bientôt de petits plateaux d’un pied d’épaisseur et de plusieurs mètres de circonférence ; on les nomme alors pancakes ».
Ernest Gourdon, géologue de l’expédition de Jean-Baptiste Charcot en Antarctique (1903-1905)

Pancakes par Herbert Ponting
Mosaïque de pancakes © Herbert G. Ponting (British Antarctic Expedition, 1910-1913)

Références :

Au pôle sud magnétique

En janvier dernier au cours d’un voyage vers l’Antarctique de l’Est et la Terre Adélie, nous sommes passés pour la seconde fois par le pôle sud magnétique. Nous n’avons aucune image à vous proposer de cet évènement, puisqu’il n’y avait rien à voir de particulier à cet endroit situé en pleine mer. La seule manifestation visible à l’approche du pôle, fut le fait que le compas magnétique du navire changeait sans arrêt de position, indiquant successivement différents caps, comme s’il avait littéralement « perdu la boussole » ! Nous ne devions alors compter que sur le compas électronique et les GPS. S’il n’y avait donc « rien à voir » ce jour là et que seule une position géographique nous permettait de savoir que nous étions bien au pôle magnétique, se trouver là fut pourtant un moment particulier. A la pensée d’abord des expéditions qui, depuis le 19ème siècle, tentèrent de le localiser et de l’atteindre. Ensuite, car c’est un pôle de notre planète que très peu de personnes ont atteint à ce jour…

C’est quoi ?

Le pôle sud magnétique correspond à l’endroit de la surface de la Terre où les lignes du champ magnétique terrestre « sortent » de façon parfaitement verticale. On parle alors d’une inclinaison magnétique de 90°, s’agissant de l’angle entre le plan horizontal et la direction du champ magnétique. Le pôle magnétique n’est pas fixe et sa position se déplace actuellement de quelques kilomètres par an dans une direction nord ou nord-ouest.

L’expédition de Sir James Clark Ross

La première représentation du champ magnétique terrestre sous forme mathématique fut proposée par Carl Friedrich Gauss en 1838. La même année, l’association britannique pour l’avancement de la science (rebaptisé en 2009 British Science Association, association britannique pour la science), souligna le manque de travaux et de connaissances au sujet du magnétisme terrestre, et ce plus particulièrement dans l’hémisphère sud. C’est dans ce cadre, que James Clark Ross (qui avait localisé et atteint le pôle nord magnétique en juin 1831) fût envoyé à la tête des navires Erebus et Terror afin de mener des travaux de recherches et de déterminer la position du pôle sud magnétique. Ross poussa ses navires loin au-delà des glaces dérivantes et découvrit la mer qui porte son nom, le mont Erebus et la grande barrière de glace. Mais à l’issue de ses deux séjours en 1841 et 1842 dans cette région, il conclut que les montagnes qui se dressent devant ses navires lui barrent la route du pôle qu’il convoitait tant. Ross estime alors sa position par 75°5’S 154°8’E.

« […] peu peuvent comprendre les profonds regrets que je ressens, astreint d’abandonner le peut-être trop ambitieux espoir que j’ai caressé depuis longtemps, de pouvoir planter le drapeau de mon pays aux deux pôles magnétiques de notre globe […] ».
James Clark Ross, 17 février 1841

 

Autres expéditions, autres calculs

Au milieu du 19ème siècle, le français Jules Dumont d’Urville et l’américain Charles Wilkes tentèrent également d’atteindre le pôle sud magnétique, du côté de la Terre Adélie. Au tout début du 20ème siècle, Carsten Borchgrevink détermine sa position à 73°20’S 146°E. Louis Bernacchi, physicien de l’expédition Discovery (1901-1904) dirigée par Robert Falcon Scott, l’estime quant à lui par 72°51’S 156°25’E.

David, Mawson et Mackay

En 1908, trois hommes quittent le camp de base de l’expédition Nimrod basée au cap Royds. Ils longent la côte de la Terre Victoria et traversent deux langues glaciaires, avant de poursuivre sur la calotte du continent en suivant le glacier Nansen. Le 16 janvier 1909, Douglas Mawson, Alistair Mackay et Edgeworth David, atteignent la position de 72°25’S 155°16’E, calculée comme étant l’emplacement du pôle sud magnétique à l’époque. La photo des trois hommes, prise par David tirant sur une cordelette, reste l’une des plus célèbres de l’histoire.

Mais dans une lettre du 25 mai 1925 adressée à Mawson par le Professeur David, celui-ci précise qu’il serait bon d’informer le milieu scientifique et la presse, que leurs calculs de l’époque de la position du pôle n’était pas des plus précis. Edgeworth a vraisemblablement raison car la comparaison de leur position calculée en 1909, avec celle estimée depuis par les scientifiques pour la même année, laisse à penser que les trois hommes se trouvaient à environ 250 kilomètres du pôle sud magnétique. Quoi qu’il en soit, leur épopée de plus de 1200 kilomètres reste à ce jour l’une des plus extraordinaires de l’exploration de l’Antarctique.

La base Charcot

A l’occasion de l’Année Géophysique Internationale de 1957-1958, plusieurs nations installent des bases en Antarctique. Seules trois d’entre elles le sont à l’intérieur du contient : une soviétique à Vostok, une américaine au pôle sud géographique et une française à proximité du pôle sud magnétique. La base Charcot est établie sous la neige à 2400 m d’altitude et 340 km de la côte. Deux équipes de trois hommes y hivernent dans un espace restreint de 24m² où règne une température à peine positive. La base sera abandonnée à l’issue du second hivernage en janvier 1959.

 

En mer depuis 1960

Depuis 1960, le pôle sud magnétique se trouve en mer et non plus sur le continent Antarctique. En 1961, il était à environ 6 kilomètres au nord-est de la base de recherche française Dumont d’Urville en Terre Adélie. Il se situe de nos jours à environ 300 kilomètres de la côte.

La plupart des cartes comme celle ci-dessous montrent les positions annuelles du pôle. Il s’agit donc d’une moyenne des différentes positions sur une même année, le pôle magnétique se déplaçant constamment. Au cours d’une journée calme sans perturbation solaire, sa position bouge dans un rayon de vingt kilomètres. Au cours d’un jour perturbé, comme lors d’un orage magnétique par exemple, la magnétosphère va se compresser, les lignes de champs magnétiques vont se déplacer et la position du pôle avec, et ce dans un rayon de 200 kilomètres !

Selon l’Australian Antarctic Division, sa dérive est actuellement d’environ cinq à huit kilomètres par an.

⇒ Positions des pôles magnétiques sur le site de NOAA

La base coréenne Jang Bogo

Après cinq années d’investigation, la Corée a finalement choisi la baie Terra Nova en mer de Ross pour la construction de sa nouvelle base scientifique, baptisée Jang Bogo en l’honneur du militaire et navigateur du VIIIème siècle.

C’est à la fin de l’année 2012, que le premier trajet d’acheminement de matériel depuis la Corée vers le site d’implantation de la future base eu lieu. Un cargo et le brise glace Araon furent nécessaires deux étés durant pour acheminer tout le matériel et le personnel.

C’est le 12 février 2014 que la base est officiellement inaugurée quelques semaines avant le premier hivernage. D’une capacité totale de 60 personnes, Jang Bogo n’en accueille qu’une quinzaine en hiver. La construction de cette base ultra moderne, répond aux contraintes environnementales qu’impose l’Antarctique: bâtiment principal monté sur pilotis pour limiter la prise au vent et les pertes de chaleur, architecture et matériaux limitant les dommages crées par le vent, la neige et la glace, insonorisation des cloisons… La construction d’une base à notre époque permet aussi de répondre aux règles environnementales : station de traitement des eaux usées, installation de 170 panneaux solaires, éoliennes sans pales… Les équipement scientifiques ne sont pas en reste avec un compresseur pour les activités de plongée sous-marine, deux stations météorologiques, un laboratoire d’étude de la ionosphère et de l’atmosphère, des laboratoires de géophysique et d’étude de la chimie de l’atmosphère, un sismographe, un gravimètre, un marégraphe, un spectrophotomètre…
Jang Bogo est ainsi la seconde base de la Corée du Sud, après la construction sur l’île du Roi Georges dans les Shetlands du Sud de la base King Sejong inaugurée en 1988.

=> Site internet de KOPRI (Institut de recherche polaire coréen).

 

Histoire naturelle de l’île Wrangel

L’île Wrangel est située à près de 500 km au nord du cercle polaire Arctique, un peu plus de 600 km au nord-ouest du détroit de Béring, et environ 150 km au nord de la côte de la Tchoukotka en Russie. Il y a plus de 10000 ans, Wrangel n’était pas encore une île puisque celle-ci faisait partie intégrante du vaste « pont terrestre », appelé Béringie, qui reliait l’Alaska et la Sibérie orientale. Lors de la fonte des grandes calottes glaciaires du Nord de l’Amérique, le niveau des océans s’éleva de plus de 100 m, recouvrant une grande partie de la Béringie, et créant le détroit de Béring. Une petite portion de terre resta immergée au nord-ouest de celui-ci : l’île Wrangel.
Wrangel est l’une des rares terres du Grand Nord qui ne fut pas recouverte par une calotte glaciaire lors de la glaciation qui toucha la majeure partie de l’Arctique durant le Quaternaire. De plus, l’île ne fut jamais entièrement recouverte par les eaux lors des périodes de retrait des grandes calottes polaires. Par conséquent, le milieu naturel de l’ile et son évolution ne furent pas interrompu. Ces paysages, son écosystème et sa biodiversité sont donc uniques.

Plus de la moitié de l’île est caractérisée par de vastes plaines de toundra sèche et humide, notamment dans sa partie nord avec la région de la « toundra Academy ». Au-delà s’étend un paysage collinéen au relief très arrondi s’élevant jusqu’à 350 m d’altitude, mais également une zone alpine érodée dépassant 1000 m d’altitude dans la partie centrale de l’île. Les deux plus haut sommets, le mont Sovetskaya et le mont Visokaya culminent à 1093 et 1007 m. Ce relief est entrecoupé de nombreuses vallées, elles mêmes créées par un vaste réseaux de rivières. 1 400 d’entre elles s’écoulent sur plus d’1 km, dont 5 sur plus de 50 km. A ce vaste réseau hydraulique s’ajoute le nombre impressionnant de 900 lacs.

Les eaux bordant l’île sont peu profondes, à tel point que par endroits il y a moins de 10 m de profondeur à plus de 5 km de la côte ! Une grande partie de l’année, l’île Wrangel est intégralement cernée par la banquise et il est parfois difficile de l’approcher même à la fin du mois de juillet.

Le climat est de type polaire avec des hivers très froids et des été frais. La température minimale moyenne en hiver est de -28°C et la température maximale moyenne en été de 5°C. Ces températures peuvent considérablement varier entre la côte et l’intérieur de l’île, les collines et les vallées à l’abri du vent et de l’humidité créant des micro-climats aux conditions parfois plus clémentes.

Son histoire géologique et son climat, font donc de Wrangel l’île à la plus haute biodiversité dans le haut Arctique.

Concernant sa flore, 417 espèces et sous-espèces de plantes vasculaires (dont 23 endémiques), 330 espèces de mousses et 310 espèces de lichens ont été à ce jour recensées. Une telle diversité de plantes et d’endémisme ne se retrouve pas ailleurs dans l’Arctique. De plus, du fait d’une évolution ininterrompue par la glaciation ou la montée des eaux, le couvert végétal des vallées intérieures offre un aperçu de la toundra telle qu’elle existait déjà il y a plus de 10 000 ans.

Pour ce qui est de la faune, et en commençant par les plus petits – les invertébrés – citons les 31 espèces d’araignées, 58 espèces de coléoptères et 42 espèces de papillons répertoriées, ce qui est considérablement plus que dans tout autre milieu naturel de toundra dans l’Arctique.
Chez les vertébrés ailés, 62 espèces d’oiseaux viennent nicher chaque année à Wrangel, dont certaines pour lesquelles l’île représente le site de reproduction le plus septentrional. Parmi les espèces emblématiques qui y nichent, citons l’oie des neiges qui compose ici la plus grande colonie en Asie, avec 108 000 nids au cours de l’été 2015, un record ! Également le harfang des neiges, dont le nombre de nid est proche des 200 lors des bonnes années à lemmings. Les mammifères sont eux aussi bien représentés avec là encore des espèces mythiques du Grand Nord, tel l’ours polaire pour lequel historiquement les îles Wrangel et Herald (sa petite voisine), représentent une des plus hautes densités de tanières en Arctique. Dans les années 1990, plus de 300 tanières étaient ainsi dénombrées, mais ce nombre a depuis nettement diminué. De nombreux ours polaires viennent à terre en été lorsque la banquise commence à disparaître; il est ainsi parfois possible d’observer à distance pas moins d’une trentaine d’ours dans une seule journée ! Le renard arctique est également présent (environ 200 terriers), largement dépendant de la population des deux espèces de lemmings qui peuplent l’île. Le bœuf musqué est lui aussi l’un des sédentaires de Wrangel. Non natif, il a été réintroduit en 1975 et la population est de nos jours estimée à 800 individus. Le renne fut également introduit dans les années trente pour l’élevage, mais après l’arrêt de cette activité les animaux sont devenus sauvages.
Enfin, les mammifères marins sont également présents : une importante concentration de morses fréquentent Wrangel que se soit sur la banquise ou sur la terre ferme. Les eaux peu profondes bordant l’île sont également propices pour le phoque annelé, le phoque barbu et la baleine grise.

L’île Wrangel est aussi intéressante au niveau paléontologique. En effet, des restes de mammouths sont régulièrement retrouvés tels des dents ou des défenses. L’île serait d’ailleurs le dernier endroit où les mammouths auraient vécus, puisque des datations évoquent 3700 ans, d’autres seulement 2000 ans avant J.-C. ! Ces mammouths côtoyaient également le rhinocéros laineux, le cheval de Przewalski, le bison des steppes et bien d’autres espèces d’un autre temps…

La liste témoignant de la richesse de l’histoire naturelle de Wrangel et de sa place unique dans l’évolution de l’Arctique pourrait être encore longue ! Wrangel reçut un premier classement en réserve naturelle en 1976. La superficie de la réserve fut à deux reprises étendue et en juillet 2004 les îles Wrangel et Herald furent classées au patrimoine mondial de l’UNESCO.

=> Site internet de la réserve naturelle de l’île Wrangel.

Les îles Bounty

A 220 km au nord des îles Antipodes et à l’est de la Nouvelle-Zélande, se trouve l’archipel des îles Bounty. Composé d’une vingtaine de petites îles et rochers, l’archipel a une superficie de 1,6 km² pour une altitude maximale de 88m.

Lorsque le navire le Bounty, passa près de l’archipel en 1788, le commandant William Bligh fit référence dans son journal à « des taches blanches semblables à de la neige ».
Il s’agissait en fait du guano produit par des dizaines de milliers d’oiseaux occupant chaque mètre carré de roche. Les principaux habitants des lieux sont les albatros de Salvin (population estimée de 75 000 couples) et le gorfou huppé. Cinq autres espèces d’oiseaux de mer nichent également aux îles Bounty dont le plus rare des cormorans, le cormoran de Bounty (500 à 600 oiseaux).
Bligh mentionna aussi un nombre important d’otaries de Nouvelle-Zélande. Selon les archives des chasseurs, 50 000 fourrures furent ramenées des îles Bounty au début des années 1800. Trente ans plus tard, les otaries avaient quasiment disparues. Des chiffres de 1992 donnent une population de 20 000 individus, confirmant le retour progressif de ces mammifères marins dans l’archipel.

C’est seulement en 2004 que la seule plante vasculaire (Lepidium oleraceum) a été découverte sur ces îles, où ne vivent que quelques lichens et algues. Et dire qu’il fut question en 1895 de proposer une concession sur l’archipel dans le but d’y installer un élevage de moutons !

Pour autant, le spectacle du ballet de milliers d’oiseaux venus se reproduire sur ces rochers est grandiose ! Des rochers dressés en plein océan, qui revêtent un intérêt majeur pour la biodiversité.

Les îles Antipodes

C’est à 735 km au sud-est de la Nouvelle-Zélande, qu’il faut chercher les îles Antipodes sur une carte. La superficie totale de cet archipel est de l’ordre de 63 km², dont 60 km² pour l’île principale.
Géologiquement l’archipel est jeune, émergé de l’océan suite à une importante activité volcanique il y a 1 à 2 millions d’années. Les îles Antipodes sont donc entièrement volcaniques formées de dépôts de cendres et de lave. D’impressionnantes falaises de plusieurs centaines de mètres de hauteur cernent l’ile principale, presque dans sa totalité.

L’archipel fut découvert le 26 mars 1800 par Henry Waterhouse commandant le navire britannique Reliance. Trois ans plus tard, son beau-frère, George Bass reçu l’autorisation d’exploiter sa licence qui lui donnait le monopole de la pêche dans la région. Il quitta l’Australie la même année, mais ne revint jamais de ce voyage… Entre 1805 et 1807, 80 personnes vécurent sur l’île principale dans le but d’exploiter la fourrure des otaries. Celles-ci furent rapidement décimées, tant et si bien qu’en 1807 la présence de navires de chasse dans la zone ne fut qu’exceptionnelle. L’histoire de ces îles est également tristement célèbre en raison de 3 naufrages dont en 1893 le Spirit of the Dawn, dont les 11 survivants sur 18 survécurent 3 mois sur l’île avant d’être récupérés. A noter également le naufrage du President Felix Faure en 1908 et en 1999 celui du Totorore qui coûta la vie à 2 personnes.

La végétation de l’île est largement dominée par la présence de Poa litorosa qui peut atteindre 2 m de hauteur par endroit. 150 autres espèces de plantes ont été répertoriées à ce jour, dont 4 endémiques.

Les îles Antipodes ont la particularité de ne pas avoir subit l’introduction massive d’animaux non indigènes. Les oiseaux s’y reproduisent donc en toute quiétude. Parmi les oiseaux marins, citons surtout l’albatros des Antipodes, dont le dernier recensement des les années 1990 estimait la population à 9 000 couples. L’albatros fuligineux à dos clair est également présent avec une population estimée à 250 couples, ainsi qu’en effectifs plus restreints, l’albatros à sourcils noirs et l’albatros à cape blanche. Toujours parmi les oiseaux de mer, citons les dizaines de milliers de couples de pétrels gris, ainsi que les pétrels de Hall, à menton blanc, soyeux et de Lesson. Les îles Antipodes abritent également les deux tiers de la population mondiale de gorfou huppé Eudyptes sclateri, le reste des effectifs se trouvant aux îles Bounty.

Pour les oiseaux plus « terrestres » citons pour les endémiques, la bécassine et la perruche des Antipodes, ainsi que la perruche de Reischek.
Des observations récentes, démontrent que l’éléphant de mer colonise peu à peu les cotes de l’archipel et que l’otarie à fourrure de Nouvelle-Zélande effectue lentement son retour, après avoir frôlée l’extinction dans les années 1800.
Parmi les invertébrés, 150 espèces d’insectes (dont 20 endémiques), ainsi que 20 espèces d’arachnides peuplent l’archipel.

Malgré un fort vent et une houle prononcée, nous avons pu aujourd’hui parcourir la cote de l’île principale sous un beau soleil. D’impressionnantes falaises, avec par endroit de gigantesques grottes défilaient sous nos yeux ! Nous avons pu également observer les deux perruches endémiques de l’île, le gorfou huppé, ainsi que des otaries de Nouvelle-Zélande. En mer au large, le géant des lieux, l’albatros des Antipodes se laissait observer glissant entre les vagues…

Mise à jour du 2 janvier 2017 : au cours de l’hiver 2016, une équipe de 13 personnes est restée 75 jours sur l’île principale afin de mettre en place le projet. A suivre…

Mise à jour du 16 mars 2014 : le gouvernement néo-zélandais vient d’annoncer la mise en place en 2015 de la dératisation des îles Antipodes.