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7 février 2012 2 07 /02 /février /2012 10:21

 

"Hier, à la station Vostok en Antarctique, nos chercheurs ont achevé un forage de 3.768 mètres

et atteint la surface du lac subglaciaire"

une source proche des milieux scientifiques à l'agence Ria Novosti


 

Une aventure scientifique passionante qui rappel les explorations de Sir Ernest Shackleton (pôle nord), Roald Amundsen et Robert Falcon Scott (pôle sud) ou encore La Nuit des temps de Barjavel. Des chercheurs à la recherche de notre passé, repoussant toujours les frontières de la connaissance et luttant contre les éléments (si vous croyez qu'il fait froid en France actuellement, jetez un oeil sur les conditions météo de la station de Vostok - en bas de la page!)


Le lac de Vostok est un immense lac d'eau liquide (i.e. lac subglaciaire) gros comme 3 fois le Léman, de 600 m de profondeur et enfoui sous 5 339 mètres de glace en Antarctique. La température de l'eau serait d'environ -3 ° C, elle reste liquide en raison de la forte pression dû au poids de la glace et à la chaleur géothermique. Le lac Vostok est probablement sursaturé en azote et l'oxygène : concentration 50 fois plus élevé que ce qu'on trouve habituellement dans les lacs d'eau douce ordinaires. Outre leur dissolution dans l'eau, l'oxygène ainsi que d'autres gaz (du méthane) sont aussi piégés dans des structures de type clathrate ou hydrate de méthane (les gaz sont enfermés dans une cage composée de molécules d'eau et ressemble à de la neige tassée).  


 

Vostok950.jpg

Quirin Schiermeier, Teams set for first taste of Antarctic lakes

Nature 464, 472-473 (2010) | doi:10.1038/464472b

 


Les Soviétiques ont installés la station de Vostok en 1957 afin de développement des essais de carottier pour la glace. Pendant la guerre froide, la compétition stimula les projets de forage profond. Les techniques de forage dans des conditions de froid extrême s'améliorèrent et en 1983 le forage numéro 3 atteignit 2082 m de profondeur. Les Américains avaient atteint de leur côté 2138 m de profondeur au forage de Byrd. A l'époque l'intérêt scientifique de ces carottages n'était pas du tout la priorité, l'objectif était juste d'avoir le plus long forage.

 

grupp_1.jpg

Personnel russe de la station (photo d'archive)

(NDL : La température maximal mesurée à Vostok est -12°C!!!)

 

 

Entre temps, les techniques d'analyses glaciologiques s'étaient développées et Claude Lorius proposa aux soviétiques d'analyser les échantillons conjointement par le Laboratoire de Glaciologie de Grenoble et Le LSCE de Saclay. Ce fut le début d’un certain nombre de découvertes scientifiques, le profil isotopique révéla sans ambiguïté une histoire continue du climat sur plus de 140 000 ans alors qu’à l’époque les forages américains ne remontraient que jusqu'à 50 000 ans (on remonte aujourd'hui 400 000 ans en arrière). Le forage de Vostok a donc été poursuivi pour atteindre 3350 m en 1994, et 3623 m en janvier 1998. Les opérations de forages ce sont alors arrêtées car on découvrit 120 m plus bas le mystérieux lac Volstok. Il était essentiel d’en préserver l’intégrité hors le trou de forage (diamètre 14 cm environ) est rempli d’un fluide à base de kérosène et de fréon, qui sert à contrebalancer la pression de la glace et évite au trou de se refermer. Il ne faut pas moins de 60 tonnes de fluide pour remplir un trou de 3000 m de profondeur.

 

Wostok-Station_core32.jpg

Photo panoramique de la station Vostok en montrant la disposition du camp.  
Le bâtiment rayé sur la gauche est la centrale électrique tandis que le bâtiment rayé sur la droite est l'endroit où les chercheurs dorment et prennent les repas.  Le bâtiment en arrière-plan avec le ballon rouge et blanc à rayures sur le dessus est le bâtiment de la météorologie. Des caves ont été creusés dans de glace pour garder les échantillons à une température idéal de -55 ° C  .  
(Crédit:. Todd Sowers LDEO, Université de Columbia, Palisades, New York)

 

 

 

 

Le carottier russe électromécanique utilisé  à Vostok, est un ensemble tubulaire d’une dizaine de mètres de longueur composé de trois étage, de haut en bas :

 

schema carottier electromecanique

 

 

 

(1) la partie suspension, où sont montées trois lames anti-couple (antitorque) destinées à empêcher le carottier de tourner sur lui même (sous l’effet de la rotation de la tête de forage) ainsi que la compartiment moteur et l'électronique qui mesure les paramètres de forage et transmet les commandes.

 

 

 

(2) Un réservoir servant à stocker les copeaux de glace (chip chamber), très important car sinon les  copeaux de glace générés par l’usinage de la carotte risqueraient de rester en suspension dans le fluide ou de s’accumuler dans le fond du trou, ce qui peut provoquer un coincement du carottier.

 

 

(3) La tête de forage, le moteur électrique va entraîner en rotation le tube carottier (core barrel) qui découpe un cylindre de glace de 10 cm de diamètre. La carotte pénètre dans le tube carottier tandis que les copeaux produits sont envoyés par vis d’Archimède et par pompage (booster) dans le réservoir.

 

 

 

 

 

 

L’ensemble est attaché au bout d’un câble électroporteur (qui supporte le tout et apporte le courant électrique ainsi que les contrôles) de 3 ou 4 km enroulé sur un treuil puissant.

 

 

Comme on l'a vu les travaux de forage avait commencé bien avant que le lac Vostok soit découvert. Les scientifiques russes avaient émis l'hypothèse d'un lac d'eau liquide sous la calotte glacière mais ça présence ne fut réellement démontrée que lorsque l'équipe atteignit la couche de glace en surface du lac. Cette glace issue de l'eau gelée du lac (frozen lake water) est en effet très différente de celle du glacier, elle est composée de gros cristaux et donc particulièrement dure, ce qui ralentis énormément les travaux. Les opérations de forage ont été interrompues la première fois en 1998, à la demande de la communauté internationale, qui voulut que l’on attende de disposer d’une technologie garantissant que ces eaux préservées ne soient pas souillées car elle pourrait contenir des formes de vie inconnues à ce jour. En effet, des mico-organismes, Hydrogenophilus thermoluteolus, ont été trouvés dans la glace du lac Vostok. Il s'agit d'un organisme thermophile, vivant aux alentours de 50°C, ils proviendraient de failles présente dans le fond du lac. Après plusieurs années de recherche les travaux reprirent en 2005 mais durent cesser de nouveau en raison de la rupture d’une foreuse. La nouvelle tentative, entreprise en 2009, devrait être la bonne. Pour creuser la dernière centaine de mètres, l a tête de forage fût remplacée par une sonde thermique qui fait fondre la glace et se glisse à travers elle jusqu’au lac. Le tout avec un lubrifiant plus propre que le kérosène et le fréon (de l’huile de silicone) et moins dense que l’eau, offrant la garantie qu’il ne coulera pas dans le lac. De plus, le liquide ne rentra pas dans le lac, mais c'est le contraire qui devrait se produire. La différence de pression entre le fluide de forage et l’eau du lac devrait faire remonter cette dernière dans le trou, où elle gèlera. Les scientifiques recouperont ensuite cette glace, afin de l’analyser.

 

 

new_vostok_cartoon_high.jpg

Cliquer sur l'image pour voir l'animation flash (en anglais)

 

 

Pour l'instant une source anonyme annonce avoir atteint le lac dimanche 5 février, soit la veille de leur départ! Pourtant, il faut pas crier victoire trop vite, l’équipe de Valeri Loukine, le directeur du programme russe en Antarctique, n’a ni confirmé ni infirmé la nouvelle. D'après les informations officielles, ils avaient stoppé le forage le 5 février et devaient quitter le site le lendemain. Ils étaient alors arrivés à 3720 mètres et il leur restait 29 mètres à forer. L'aventure continue...

 

 

 


 

 

Les conditions extrêmes de la station de Vostok :

  • La température moyenne annuelle est de -54.1°C. Record de chaleur -12.2°C  et record de froid -89.2°C.
  • Sécheresse extrême de l'air
  • Un vent dont la vitesse moyenne est égale à 18 km/h mais pouvant atteindre parfois 97 km/h
  • Le manque d'oxygène lié à l'altitude (3 844 mètres). Du fait que la densité d' oxygène décroît lorsqu'on s'approche des pôles, la densité d'oxygène à Vostok est comparable à la densité d'oxygène à une altitude de 5 000 mètres à une latitude plus tempérée ;  
  • Une plus forte ionisation de l'air (trou de la couche d'ozone) 
  • Une nuit polaire qui dure 3 mois de l'année.

Le temps d'adaptation de l'organisme à des conditions aussi extrêmes peut durer d'une semaine à deux mois et s'accompagne de maux de tête, d'une sensation de suffocation, de douleurs aux oreilles, de saignements de nez, de hausse brusque de la pression artérielle, de perte de sommeil, de perte de l'appétit, de vomissements et d'une perte de poids de 3-5 kg.

 

 


Sources :

 

Lake Vostok

From Wikipedia, the free encyclopedia

 

Lac Vostok : le feuilleton continue

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Published by doc-fab
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