Manifestation d'intention > data-glace

Projet : IRMS pour la datation des carottes de glace (data-glace)

Porteur : Amaëlle Landais (amaelle.landais@lsce.ipsl.fr)

Partenariat actuel IDF DIM-PAMIR : Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE, UMR 8212 CNRS-CEA-UVSQ-Université Paris-Saclay ; Gif-sur-Yvette) / Geosciences Paris Saclay (GEOPS, UMR 8148) / Institut de Paléontologie Humaine (HNHP, MNHN, UMR 7194) / Laboratoire de physique des deux infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab, UMR 9012)

Le projet data-glace a pour objectif l’acquisition d’un spectromètre de masse de rapport isotopique pour analyser la composition isotopique et élémentaire du dioxygène, du diazote et de l’argon (d¹⁸O et d¹⁷O de O₂, d¹⁵N de N₂, d^40/36Ar de Ar, dO₂/N₂ et dAr/N₂) dans l’air atmosphérique et comme application première dans l’air atmosphérique piégé dans la glace. Il ambitionne de renouveler mais aussi d’accroître les capacités et les performances analytiques de la datation des carottes de glace en Ile-de-France qui est la seule plateforme de ce type en France et l’une des rare à l’échelle mondiale permettant la datation des carottes tropicales en plus des carottes polaires. Ce projet permettra aussi de nouvelles collaborations en Ile de France, notamment pour la datation des micrométéorites et la documentation de l’évolution environnementale et climatique en parallèle à l’évolution de l’Homme au cours du Quaternaire par exemple. Ce projet rassemble d’ores et déjà trois laboratoires membres du DIM PAMIR grâce à des collaborations existantes mais ouvre à l’évidence de nouveaux champs de collaborations avec d’autres laboratoires désireux de nous rejoindre en réponse à cette lettre d‘intention. Ce spectromètre, installé au LSCE, sera opéré par un technicien supérieur ayant une expertise reconnue dans le domaine. Deux chambres froides et différentes lignes de préparations et de purification sont disponibles au LSCE pour préparer les échantillons avec l’aide de deux techniciens. Pour financer cette acquisition, en plus de la demande faite au DIM-PAMIR, nous contribuerons avec des fonds propres (équipe GLACCIOS). Les laboratoires LSCE, GEOPS, HNHP, IJCLab du DIM PAMIR et l’IGE (Grenoble) apporteront aussi leur soutien via des projets structurés existants.

Sans caractère exclusif et pour illustrer les capacités mais aussi les champs d’applications de cette machine nous avons listé quelques projets emblématiques avec une portée scientifique internationale qui démontrent à elles seules l’importance de cette acquisition pour le tissu des laboratoires Franciliens de recherches en Paléoclimats, Paléoenvironnements et Archéologie notamment. Enfin, par nature les supports sur lesquels beaucoup de ces mesures sont obtenues sont pour la plupart unique et/ou voués à disparaitre. Leurs études mais aussi la conservation pérenne des données acquises revêt un caractère patrimonial à l’échelle de l’humanité (voir projet Ice memory ci-dessous). 

1.     Les projets Beyond EPICA Oldest Ice et Ice Memory (1 étudiante en début de thèse)

Plusieurs grands chantiers ont été amorcés récemment dans la communauté des carottes de glace. Le projet Beyond EPICA a pour objectif de forer une carotte de glace avec une stratigraphie continue de 1.5 millions d’années en Antarctique, ce qui permettra d’obtenir l’enregistrement continu le plus ancien à partir des carottes de glace. La datation de cette glace doit ensuite être effectuée au LSCE sur l’équipement demandé dans ce projet en collaboration avec l’IGE. Le projet Ice Memory a pour objectifs de dater et de préserver les archives climatiques glaciaires des glaciers tempérés menacés par la fonte.

2.     Le projet BIOCOD (1 post-doc qui débute en Septembre 2022)

Depuis plusieurs années, GEOPS et le LSCE ont développé un projet interdisciplinaire sur les liens entre productivité de la biosphère, cycle du carbone et climat intégrant mesures sur les carottes de glace (composition isotopique du dioxygène), sur les carottes sédimentaires marines et la modélisation. L’amélioration des capacités analytiques pour la mesure de la composition isotopique de l’oxygène et la datation ainsi que l’accès à la glace du forage Beyond EPICA permettront de donner une ampleur plus grande à ce sujet en étudiant les liens climat – cycle du carbone et biosphère plus loin dans le passé.

3.     Le projet NEANDROOT (1 étudiante en début de thèse)

Dans une collaboration avec l’Institut de Paléontologie Humaine, nous voulons utiliser au mieux les enregistrements longs et bien datés des carottes de glace existants et à venir (e.g. gaz à effet de serre, composition isotopique de O₂ pour la productivité de la biosphère et le cycle hydrologique des basses latitudes) pour placer l’histoire de l’évolution humaine dans son cadre climatique et environnemental au cours du Quaternaire et ainsi étudier le lien entre climat et l’évolution humaine.

4.     Le projet de datation des micrométéorites (en cours de développement)

Nous proposons une nouvelle collaboration avec IJCLab pour l’analyse des micrométéorites plus profondes et donc plus anciennes que ce qui est effectué actuellement par collecte de micrométéorites dans la neige de Dome C (âges terrestres ~50 ans). Ce projet permettra la datation précise de la glace analysée pour extraire les micrométéorites.

Pour les projets cités ci-dessus qui pour certains sont déjà commencés et d’autres en gestation, conserver l’air piégé dans la glace est une véritable gageure à cause de la diffusion continue de l’air dans la matrice glace. Il est donc essentiel d’effectuer les mesures le plus tôt possible après le forage, de prendre des précautions de stockage (-50°C) et de pouvoir connaitre et corriger l’effet de la diffusion si la préservation de la glace n’a pas été optimale. Ceci peut être fait via la mesure des rapports élémentaires dO₂/N₂ et dAr/N₂ en particulier. Ces informations sont précieuses/uniques et font à l’échelle mondiale l’objet d’attention particulière quant à leur conservation.