SUBGLACIOR est un projet de développement technologique, financé via l’ERC Ice&lasers l’ANR SUBGLACIOR, l’EquipEX CLIMCOR et la fondation BNP, devant révolutionner les moyens de récupérer des échantillons de glace (jusqu’à une profondeur de 3000-4000 mètres) permettant la reconstitution du climat passé. Il ne s’agit plus de collecter des carottes de glace sur la calotte Antarctique (processus très long et très lourd logistiquement parlant) qui seront ensuite analysées en Europe mais de concevoir et de réaliser une sonde innovante qui permette de forer la glace et de réaliser en même temps, via un spectromètre laser embarqué, des mesures géochimiques (taux de méthane et isotopes de l’eau) permettant de reconstruire un signal climatique en temps réel. Aujourd’hui, les outils de carottage conventionnels sont fiables et rependu dans l’ensemble de notre communauté, mais aucune équipe au monde ne possède actuellement un système de forage tel que SUBGLACIOR. Ce projet a bénéficié des avancées techniques réalisées par le Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy, CNRS/UJF- Grenoble, ex LSP) dans le domaine de la physique des lasers. Cette technologie brevetée repose sur une méthode de Spectroscopie par Amplification Résonante d’Absorption (SARA) permettant un chemin d’absorption supérieur à 10 km avec un montage optique simple et compact. Elle permet d’obtenir des résultats d’une très grande sensibilité dans un spectromètre compact et très robuste.

Cette sonde est en cours de test sur le plateau Antarctique sur le site de la station Concordia. Ces essais qui se poursuivent depuis quelques années sont réalisés avec le soutien logistique de l’Institut Polaire Français (IPEV). Des essais complémentaires sont prévus durant l’hivers 2021/22.

Rôle de chacun des partenaires du projet SUBGLACIOR. Le LIPhy est responsable de la miniaturisation du spectromètre laser, Le LSCE (Laboratoire des Sciences, du Climat et de l’Environnement) est en charge de trouver un moyen permettant de séparer le gaz dissout dans la glace, la division technique de l’INSU conçoit un tube pression permettant de conditionner le spectromètre et enfin l’IGE (Institut des Géosciences de l’Environnement) est responsable de la gestion de l’ensemble de ce projet technique ainsi que de la conception de la nouvelle génération d’instruments de forage.

Le principe de fonctionnement de cette sonde est complètement nouveau pour la communauté du carottage et forage polaire.
Le fluide de forage va être pompé avec une pompe générant une pression relativement importante de la surface vers la sonde de forage (à une profondeur de quelques mètres à 3500 mètres) via un flexible hydraulique. Le fluide arrivera sur la tête de forage avec un débit compris entre 25 et 30 litres par minute. Ce débit de fluide permettra de nettoyer la tête de forage et aux copeaux (générés par la coupe de la glace) de remonter dans l’espace annulaire entre les parois du trou de forage et le flexible.
Un cylindre chauffant (de diamètre 18 mm) fondra un petit volume de glace en même temps que la sonde va pénétrer dans la calotte glaciaire. Ce cylindre chauffant se trouvera à l’extrémité basse de la sonde, quelques centimètres en dessous de la tête de forage. L’eau de fonte sera pompée à travers le moteur à arbre creux de la sonde jusqu’à une ligne d’échantillon ou le gaz atmosphérique dissout dans la glace (et donc dans l’eau) sera séparé et injecté dans le spectromètre embarqué.
En parallèle du flexible hydraulique nous utiliserons un câble électroporteur, qui permettra outre de mouvoir la sonde dans le trou, de transmettre la puissance électrique à la sonde et de transmettre les flux de donnée de la sonde vers la surface et de la surface vers la sonde.
Un article décrivant le principe de cette sonde a été publié dans « Annals of Glaciology n° 68 » (numéro spécial à propos des techniques de forage polaire).

Mis à jour le 16 septembre 2020