C'est ainsi que les glaciers arctiques libèrent du méthane ancien piégé dans les roches : une étude révèle des concentrations jusqu'à 425 fois supérieures à celles du Svalbard
Une étude sur 19 glaciers de l'archipel arctique reconstitue la manière dont le gaz arrive des roches enfouies sous la glace jusqu'aux rivières en fonte. Les quantités sont principalement déterminées par le type de roche et la présence d'eau à la base du glacier.
Le glacier bouge et brise les roches sur lesquelles il coule. Si ces roches contiennent du méthane piégé, le mouvement peut le libérer et l'eau qui coule à la base de la glace le transporte en aval, jusqu'aux rivières issues de la fonte. Au Svalbard, ce processus peut amener le gaz à des concentrations jusqu'à 425 fois supérieures à celles en équilibre avec l'atmosphère. C'est ce que démontre une étude publiée dans Nature Communications, basée sur 148 échantillons collectés dans 19 rivières alimentées par autant de glaciers de l'archipel arctique.
Le méthane identifié dans les échantillons n'est presque jamais produit par des micro-organismes et se forme sous terre lorsque la matière organique enfouie dans les roches est transformée par haute température et haute pression, un processus qui dans la région affecte principalement les formations riches en schistes bitumineux présentes sous certains glaciers. Pour le distinguer du méthane d'origine biologique, les chercheurs ont comparé la composition des isotopes du carbone, des variantes du même élément qui se comportent légèrement différemment selon l'origine du gaz, avec d'autres hydrocarbures présents dans les échantillons. Seules trois des 19 rivières présentaient une signature essentiellement biologique à leur sortie du glacier.
Le rôle des roches et de l'eau à la base
Dans les 19 rivières analysées à l'avant des glaciers, là où finit la glace, les concentrations de méthane variaient de 9 à 1 700 nanomoles par litre, avec une moyenne de 244. Le type de roche sous le glacier explique à lui seul plus de la moitié de la variabilité observée sur les différents sites. Si à ce chiffre on ajoute la quantité de glace qui est déjà à température de fusion à la base, condition qui permet à l'eau de s'écouler et de circuler, tandis que la glace plus froide reste collée au sol, la capacité d'expliquer les différences entre un glacier et un autre s'élève à 75 %.
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Le phénomène s'accentue lorsqu'un réseau de canaux se forme sous le glacier dans lequel l'eau s'écoule plus activement. Les trois rivières avec les plus fortes concentrations (Penckbreen, Vallåkrabreen et Bakaninbreen) proviennent de glaciers qui ont récemment subi des phases brusques d'avancée, appelées déferlantes. Dans ces épisodes, la pression de l'eau à la base augmente fortement, ce qui semble favoriser la libération et le transport du méthane accumulé dans les roches sous-jacentes.
Sur l’ensemble de l’archipel, les chercheurs estiment que les glaciers libèrent entre 180 et 380 tonnes de méthane chaque année, une sous-estimation car une partie du gaz peut s’échapper avant d’être mesurée, et parce que les mesures ne capturent pas forcément le méthane accumulé pendant l’hiver.
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Le gaz continue d'arriver même après la fin du glacier
Dans plus des deux tiers des rivières étudiées (68%), la plus forte concentration de méthane n'est pas enregistrée à l'avant du glacier mais plus en aval. Pour les chercheurs, cela indique une contribution supplémentaire des eaux souterraines qui, en circulant à travers le permafrost, c'est-à-dire le sol qui reste gelé toute l'année, peuvent intercepter et transporter davantage de méthane.
Cet équilibre pourrait changer avec le retrait des glaciers. Dans les premiers stades du retrait, une plus grande quantité d’eau à la base a tendance à aider à libérer le gaz. Mais lorsque la glace s’amincit davantage, certains glaciers peuvent se refroidir jusqu’à geler jusqu’au sol, bloquant ainsi la circulation de l’eau : dans ce cas, le transport de méthane depuis les roches diminuerait, tandis que le rôle des eaux souterraines pourrait devenir plus important.
L’étude met donc en évidence une source de méthane arctique jusqu’alors peu considérée, liée à la quantité de gaz pouvant être libérée du sous-sol lorsque la glace change et que l’eau commence à circuler à la base des glaciers. Le Svalbard, expliquent les auteurs, est un cas particulièrement clair car nombre de ses glaciers reposent sur des roches riches en matière organique, mais le même mécanisme, ajoutent-ils, pourrait également s'appliquer dans d'autres régions glaciaires présentant une géologie similaire.
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