Le projet de guerre froide qui a tiré la science du climat de la glace


En 1961, l'année précédant sa nomination au poste de présentateur de CBS News, Walter Cronkite visita Camp Century, un complexe militaire inhabituel situé sur la calotte glaciaire du Groenland. Sculpté sous la neige et la glace, Camp Century disposait d'une rue principale et de logements préfabriqués pour 250 soldats et scientifiques, le tout alimenté par un réacteur nucléaire de la taille d'une pinte. Pour y arriver, Cronkite a enduré plusieurs dizaines de jours de wanigan, une remorque chauffée et isolée, attelée à un énorme tracteur Caterpillar se déplaçant à la vitesse d'un humain qui marchait lentement.

Le reportage télévisé de Cronkite était écarquillé par l’échelle et l’audace de la base: il y avait des réfectoires, une église et même les services d’un coiffeur nommé Jordon. Quand Cronkite a interrogé Tom Evans, le commandant de Camp Century, sur ses objectifs, il en a déclaré trois: «Le premier consiste à tester le nombre de nouveaux concepts prometteurs de la construction polaire. Et le second est de fournir un test de terrain vraiment pratique de cette nouvelle centrale nucléaire. Et, enfin, nous construisons Camp Century pour fournir une bonne base, ici, à l’intérieur du Groenland, où les scientifiques pourront poursuivre leurs activités de R & D. "

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Maison aléatoire

Lorsque Evans a parlé à Cronkite, certains chercheurs et soldats travaillant au Century ont réalisé que sa réponse n’était pas tout à fait directe. Evans n'a pas discuté d'un autre projet au campement. Dans des tranchées sous la glace à environ un quart de mille du camp principal, un ingénieur du Corps de l'Armée transportait secrètement d'énormes masses de fonte sur un wagon à fond plat – des milliers de livres de métal brut censées correspondre au poids d'un missile balistique à portée intermédiaire.

Plusieurs décennies plus tard, bien après l’abandon de Camp Century, il était clair que l’armée américaine proposait un système appelé le système Iceworm: un arsenal nucléaire de 600 missiles balistiques entraînés vers l’Union soviétique, qui serait constamment en mouvement. rail sous la calotte glaciaire du Groenland. Le ver de glace n'a jamais été construit. Les militaires ont vite compris que Camp Century était condamné. Au mieux, cela durerait 10 ans, ont-ils admis, à quel point la couverture de neige recouvrirait le toit, comprimerait les murs et le détruirait.

Camp Century était un exemple parfait de paranoïa et d'excentricité de la guerre froide: un avant-poste improbable, coûteux à construire, difficile à entretenir et désagréable. L'ironie était que Camp Century était également le site d'une expérience d'ingénierie inspirée et historique. Il s’agissait simplement d’une expérience à laquelle l’armée américaine s’était peu intéressée. En fait, l’importance du projet de recherche mené à Camp Century ne serait pas vraiment comprise avant des décennies.

C’est là, dans une caverne située à des dizaines de mètres sous la neige et la glace, que les scientifiques mettaient au point une nouvelle méthode leur permettant de lire l’histoire de la Terre. Un petit nombre de glaciologues avaient déjà compris que la calotte glaciaire contenait probablement une archive gelée d'événements et de températures d'il y a longtemps – qu'elle était cryptée, d'une manière qui n'avait pas encore été déchiffrée, avec un code du passé.

Ce code était enfermé dans la glace au milieu des cristaux de neige tombés des milliers d'années auparavant. L'hypothèse de travail était la suivante: en creusant dans la glace, vous pouviez prélever un échantillon – un cylindre de glace appelé désormais noyau – et utiliser des outils de laboratoire pour percer les mystères du passé. Plus vous descendez profondément, plus vous remontez dans le temps.

«L’armée nous a permis d’accéder à eux-mêmes», se souvient Chet Langway, le géologue chargé de cataloguer et d’analyser les carottes de glace de Camp Century. Et comme l'armée maintenait l'apparence que le camp était destiné à la recherche scientifique plutôt qu'à la recherche de missiles nucléaires, les responsables de Camp Century se sont félicités de la possibilité de montrer aux visiteurs ce que faisaient les foreurs. Cronkite a visité les premières étapes du projet de forage. «Nous étions en quelque sorte une couverture, si vous voulez», dit Langway, même si l’objectif de son équipe – atteindre la roche en place – était profondément sérieux.

Le cerveau de L'expérience de Camp Century était un ancien professeur pimpant et parfois irritable, nommé Henri Bader. Depuis le milieu des années 50, Bader travaillait comme scientifique en chef au centre de recherche sur la neige, la glace et le pergélisol du corps d’armée, connu sous le nom de SIPRE. Comme Camp Century, cette petite organisation est un produit de la guerre froide.

Dans un nouvel ordre mondial où les États-Unis étaient mis en concurrence avec l'Union soviétique, la zone géographique séparant les deux superpuissances comprenait une vaste friche gelée au sommet du monde. SIPRE a été créé pour aider l’armée à gérer ses troupes dans ces déchets gelés, afin de rechercher les propriétés de la neige et de la glace afin que les hommes et les femmes déployés dans le Grand Nord puissent mieux se battre, mieux se déplacer, mieux travailler.

Homme de taille moyenne, coiffé d'une barbichette et coiffant de cheveux peignés en arrière, Bader fumait fortement et se portait avec un air intimidant qui frisait l'impériosité. Il était un génie en mélangeant les besoins pratiques de l'armée avec sa propre curiosité et ses objectifs. Pour Bader, la calotte glaciaire en couches promettait de capturer une année sur l’histoire climatique et atmosphérique de l’histoire, ce qui signifie que si on pouvait comprendre comment lire les températures précises dans ces couches, on trouverait (comme le disait Bader): trésor."

Tout aussi important, les couches étaient en dépôt: tout dans l’atmosphère de la Terre s’y était déposé ainsi que la neige qui se transformait en glace. En théorie, cela signifiait qu'une carotte de glace située au fond de la calotte glaciaire contiendrait des vestiges révélateurs du début de la révolution industrielle, par exemple, et inclurait des preuves de la façon dont les gaz atmosphériques et la pollution s'intensifiaient avec le temps.

Une carotte de glace pourrait également contenir des traces de cendres qui ont recouvert la terre après les explosions volcaniques de Krakatoa en Indonésie (en 1883) ou peut-être même du Vésuve, près de Pompéi (en 79 après JC). Et à en juger par l’épaisseur du centre de la glace au Groenland, le disque pourrait remonter beaucoup plus loin.

De plus, des bulles d'air étaient piégées dans la couche de glace. À la fin des années 40 et au début des années 50, Bader a travaillé sur les bulles de certains carottes de glace prélevées au début des forages en Alaska. «Il pouvait voir que les bulles étaient sous pression», se souvient son collègue de SIPRE, Carl Benson. «Maintenant, la bulle enregistre l'atmosphère au moment où elle est scellée. Et en d'autres termes, ces petites bulles dans la glace ont une histoire de ce que le climat était comme à l'époque. Il le savait. Nous le savions, mais c'était une question de: comment le mesurez-vous?

Bader ne s'attendait pas à trouver des réponses rapidement. Mais il a compris que l'extraction de ce qu'il appelait des «noyaux profonds» de la couche de glace serait la première étape pour déverrouiller ces secrets. Le groupe de forage a effectué des sondages avec des résultats mitigés en 1961 et 1962. L’effort pour aller du haut vers le bas a commencé sérieusement en octobre 1963. Bader a estimé que la distance était à environ un kilomètre. Il s’attendait à ce que l’équipe de forage atteigne près du substrat rocheux d’ici quatre mois.

Plates-formes de forage qui sont personnalisés pour récupérer les carottes de glace sont des objets incroyablement compliqués. Pour fonctionner correctement, ces machines doivent descendre un ou deux kilomètres dans un trou étroit, creusant petit à petit dans la glace. Au cours de ce processus, une longueur de noyau – un cylindre de glace de 3 à 10 pieds – doit être découpée en toute sécurité dans la plaque de glace, saisie, séparée et rentrée à la surface par un treuil. Ensuite, la perceuse doit redescendre et creuser plus profondément. Pour le forage Camp Century, Henri Bader a suggéré de créer un nouveau type de foreuse, qui utiliserait un foret «thermique» à pointe creuse: un anneau de métal chaud qui ferait fondre la glace et produirait de longs cylindres de la carotte. .

Garder la glace dans un ordre rigoureux serait aussi important qu'un bon exercice. Si une équipe perdait la trace de la séquence de sortie des carottes de la glace, les scientifiques pourraient perdre la trace de l'historique climatique et mettre en péril toute leur expérience. C’est pour cette raison que, pendant la plupart des jours d’été du début des années 1960, les carottes remontant à la surface dans la tranchée de forage de Camp Century ont été soigneusement ensachées et journalisées, puis stockées dans des tubes en carton placés sur des supports contre le mur.

Cependant, avant de les ranger, Chet Langway les examinait de plus près sur une table lumineuse. Les carottes venant de plus près de la surface présentaient des stries saisonnières et parfois des poches de poussière gelée, suggérant des vestiges d'une ancienne éruption volcanique ou tempête de poussière. Mais au fur et à mesure que la foreuse descendait, les carottes étaient moins clairement marquées de couches annuelles.

De plus, Langway pouvait voir que certains noyaux remontaient à la surface, pleins de bulles, ressemblant à des cylindres de lait congelé, tandis que la glace plus profonde ressortait comme du verre – pour devenir ensuite floue, quelques semaines plus tard, sous forme de gaz soumis à une pression intense. dans la nappe de glace ont fusionné dans les bulles. Une partie de la glace trouble et mousseuse pourrait être aussi fragile que les verres à pied en cristal. Quelques minutes après l’avoir récupéré du carottier de la perceuse, Langway pouvait la voir se fracturer et l’entendre craquer, alors que l’air intérieur «se détendait» en réaction aux changements de pression à la surface.

Herb Ueda était généralement le technicien en charge des travaux de forage quotidiens. Il se rendait généralement à Camp Century en avril et y resterait jusqu'en septembre. Selon sa propre évaluation, sa famille était extrêmement pauvre. Il a grandi dans le Nord-Ouest et a souvent travaillé comme ouvrier auprès de ses parents dans des champs cultivés et des vergers. Après l'attaque de Pearl Harbor en décembre 1941, Ueda et sa famille ont été forcés par le gouvernement américain de passer de la région de Tacoma, dans l'État de Washington, à l'Idaho, dans un camp d'internement pour Américains d'origine japonaise. Pendant trois ans, sa famille a vécu dans ce qui était essentiellement un camp de concentration, entouré de fils de fer barbelés, avec environ 9 000 autres Américains d'origine japonaise.

Ueda a néanmoins terminé ses études secondaires, a été recruté et a servi dans l'armée américaine. Par la suite, il a obtenu un diplôme en génie mécanique à l'Université de l'Illinois. Il avait 29 ans et partait à la recherche d'un travail à Chicago. Lorsqu'il a été interviewé pour un travail, il a reçu un appel d'un «laboratoire de la neige et de la glace». C'était SIPRE. L'été suivant, Ueda s'est envolé pour le Groenland et a appris à percer des trous dans la glace.

Ueda était beaucoup moins concentré sur ce que les cœurs pourraient dire sur l'histoire de la Terre que sur la façon de les sortir de la calotte glaciaire. Il connut bientôt toutes les bizarreries et tous les problèmes de l'appareil de forage. C'était un travail lent et difficile, et Ueda était de plus en plus frustrée par l'exercice thermique. En moyenne, il a fondu à travers la couche de glace à environ 1 pouce par minute.

En 1964, lors d’une visite sur le terrain dans l’Oklahoma, plusieurs ingénieurs du Corps d’armée ont découvert une vieille plate-forme pétrolière. «Ils l'ont trouvée abandonnée, dans un champ de maïs quelque part», a rappelé Ueda. «Le propriétaire nous a proposé de nous le vendre 10 000 dollars. Nous l’avons donc acheté et nous l’avons modifié pour fonctionner dans la glace.» Cet électrodécharge a été expédiée par avion à Camp Century au printemps 1965.

C’était une machine disgracieuse – 83 pieds de long et pesant 2 650 livres, sans compter la tour de forage et 8 000 pieds de câble épais qui assurait la stabilité et la puissance de la foreuse. À la pointe, l’électrovalve comportait une mèche creuse circulaire creuse de diamants qui tournait à une vitesse de 225 tours par minute. «Nous obtenions des carottes de 20 pieds de long avec cette foreuse», se souvient Ueda de l'été 1965. «Et ainsi, vous pouvez couvrir beaucoup de profondeur comme ça. Un bon jour, nous pourrions faire plus de 100 pieds. "

Le mécanisme ennuyeux a soigneusement retiré les cylindres de glace. Plus il descendait profondément, plus il reculait. Des sections des carottes ont été extraites et étiquetées en fonction de la profondeur pour une analyse ultérieure.

Herbe Ueda

Maintenant, Ueda allait vite. C’était un peu besoin d’encouragement, car à la fin de l’été, Camp Century commençait à s’effondrer autour de lui. À l'intérieur des tranchées, la chaleur des bâtiments, des hommes et des machines adoucissait et déstabilisait les sols et les murs. La rue principale – la large tranchée qui traversait le centre du camp – était encombrée de ce que Langway évoque comme un sables mouvants et blancs.

Dans le même temps, la neige tombant à la surface, à une hauteur de 10 mètres, s’empilait et s’abaissait sur les plafonds. Pour vivre à Camp Century, les résidents avaient toujours besoin de maîtriser leur peur d'un effondrement catastrophique. Mais les choses empiraient. Quelque 50 hommes étaient en service et avaient pour tâche de raser et de couper les murs et les plafonds – généralement avec des scies à chaîne – afin de maintenir la viabilité du camp. C'était une bataille perdue.

À la fin du printemps 1966, l’équipe est revenue à la tranchée 12 et a mis en route le forage électrolytique. Leur travail de carottage était toujours le même: couper, saisir, couper; tirer le noyau pour la capture et l'analyse; répéter. Le 4 juillet 1966, ils ont heurté le substrat rocheux à 4 450 pieds. Une photo existe depuis le jour où Ueda a atteint le fond: vêtue de treillis militaires et d’un chapeau isolé, il se tient à côté d’un long cylindre de glace et de roche qui a été glissé d’un manchon de forage dans une auge pour observation. Il a l'air assez surpris et soulagé. Ueda se souviendra plus tard que ce fut la minute la plus satisfaisante de sa carrière. Il avait fallu six ans pour y arriver.

Pour célébrer cet accomplissement, certains hommes de Century ont pris un petit morceau de glace dans un noyau datant approximativement de la naissance du Christ et ont grillé l'occasion en le mettant dans un verre de Drambuie.

L’été 1966 marque la dernière saison de Camp Century en tant que base militaire. Le réacteur nucléaire serait finalement déménagé à l’intérieur des États-Unis, mais il a tout d’abord été ramené à la base militaire de Thule, à 140 km, avec les wanigans, les tracteurs et les camions de Camp Century. Mais presque tout le reste était resté dans les tranchées du Camp Century: des cabanes préfabriquées servant de dortoirs et de réfectoires, des tables, des chaises, des éviers, des matelas, des couchettes, des urinoirs, la table de billard. Les déchets du camp – eaux usées, carburant diesel, produits chimiques toxiques tels que les PCB et le liquide de refroidissement radioactif du réacteur – ont également été laissés.

L’hypothèse de travail était que de toute façon tout serait bientôt écrasé par le mort-terrain de la neige. Et après cela, il serait enfermé à jamais dans la banquise.

Chet Langway, le scientifique de haut rang, a quitté Camp Century avec plus d’un millier de carottes de glace. Avec le temps, ils s'avéreraient être la seule chose de valeur persistante issue de l'étrange expérience de Camp Century menée par l'armée. Il a utilisé des avions de transport de l'armée pour expédier la glace à un congélateur près de Hanover, dans le New Hampshire, où il travaillait maintenant.

Langway a parcouru le monde en cherchant de l’aide pour interpréter les traces de gaz et les fragments de preuves présents dans les carottes de Camp Century. L'un de ses éventuels partenaires scientifiques était déjà fasciné par les travaux au Groenland. En 1964, un scientifique danois, Willi Dansgaard, s'était rendu à Camp Century avec des collègues de Copenhague pour mener une étude sur la chimie de la calotte glaciaire. Dansgaard n’a jamais atteint la tranchée de forage au cours de son voyage. Il n'a pas non plus rencontré Langway ou Herb Ueda à cette époque. L’un des officiers de l’armée du camp l’a informé qu’il n’était pas autorisé à observer l’expérience de carottage.

Mais le simple fait d'en entendre parler a accentué son obsession pour son potentiel. Dansgaard, dansgaard, écrit Dansgaard: «Quel dommage… Ce que les Américains vont faire avec la carotte de glace est inconnue.» Plus tard, de retour au Danemark, évoquant à nouveau l'expérience de forage, il a conclu que la glace de Camp Century «serait un mine d’or scientifique pour tous ceux qui y ont accès. "

En 1966, quand il a entendu parler de l’achèvement du carottage, il a écrit une lettre à Chet Langway et lui a proposé de faire une analyse de la glace. Un étudiant de Dansgaard dira plus tard: «Cette lettre est l’acte de naissance de la recherche sur le climat dans les carottes de glace».

Les scientifiques de la glace sont des détectives au cœur. Dansgaard était alors l'un des pionniers de la mesure des isotopes de l'oxygène. Ce sont les variations naturelles qui déterminent si un atome d'oxygène a six ou huit neutrons dans son noyau. Les différences sont exprimées en comparant la prévalence dans un échantillon d'eau de l'isotope le plus lourd et le plus rare (18O) à l'isotope plus léger et plus commun (16O)

Dansgaard a commencé une partie de ce travail en 1952, lorsqu'il a recueilli l'eau de pluie dans son jardin avec une bouteille de bière et un entonnoir. Ce qu’il a alors commencé à comprendre, c’est que les tempêtes de temps chaud produisent de l’humidité avec un pourcentage plus élevé de 18O que les tempêtes de temps froid. Il a fait un autre bond en avant et a vite conclu que la température d’un nuage permettait de déterminer la quantité de 18O dans la neige ou la pluie qu'il produit. En substance:

Température plus élevée = une concentration plus élevée de 18O dans H2O

Température inférieure = une concentration inférieure de 18O dans H2O

Dansgaard a supposé que cela permettait de relier la composition en oxygène de l'eau de vieille glace au climat. En d’autres termes, s’il disposait d’un échantillon d’une carotte profonde pouvant être daté d’une année approximative, il pourrait probablement mesurer les concentrations de 18O dans la glace. Ensuite, il pourrait regarder les résultats et discerner la température de l'air en surface le jour où les flocons de neige sont tombés, même s'il y a 10 000 ou 15 000 ans.

L'outil qu'il utilisait pour cela était connu sous le nom de spectromètre de masse. Dansgaard a préparé un échantillon de glace en le traitant avec du dioxyde de carbone dans un récipient scellé, puis en introduisant une partie du mélange dans une petite chambre à vide. L'instrument – la spécification de masse, comme ils l'appelaient dans le laboratoire – a ensuite bombardé l'échantillon avec de l'électricité afin de charger ses molécules d'oxygène; une fois chargé, l'échantillon peut ensuite être séparé en composants plus lourds et plus légers en le faisant passer à travers un champ magnétique.

La physique était complexe mais le résultat était simple: dans la machine, les isotopes d'oxygène lourds et légers de l'échantillon de glace pouvaient être détectés et leurs concentrations mesurées.

«J'ai proposé de mesurer la totalité de la carotte de glace de haut en bas», a rappelé Dansgaard à propos de son offre de 1966 à Langway, qui a immédiatement accepté. Dansgaard et plusieurs associés ont pris l'avion de Copenhague pour le New Hampshire. Les hommes ont coupé 7 500 échantillons de la carotte de glace de Camp Century et les ont ramenés au Danemark, où des techniciens ont travaillé pendant de longues heures dans le laboratoire de spécification de masse de Dansgaard.

À partir de ce grand trésor de glace, il a formulé sa première étude. Le 17 octobre 1969, l’équipe de Dansgaard et Langway ont publié les résultats dans le journal Science, intitulé «Mille siècles d’enregistrements climatiques de Camp Century sur la calotte glaciaire du Groenland». Dansgaard a créé un graphique traçant les isotopes de l’oxygène et, en fait, le climat, il ya environ 100 000 ans.

Langway se souvient: «Lorsque Willi a fait cela, il a choqué le monde. Parce que l’une des choses les plus difficiles à regarder est la température du passé. Comment obtenez-vous cette information? Vous ne pouvez pas l'obtenir par des roches datant au carbone. Ça ne marche pas. Mais cela peut arriver avec des gaz dans la glace, si vous avez une étiquette sur leur âge. "

dans le Science Dansgaard écrit dans un article: «Il semble que les données sur les carottes de glace fournissent des détails climatologiques beaucoup plus vastes et plus directs que n’importe quelle méthode connue jusqu’à présent.» Il était néanmoins clair pour lui que son étude n’était pas parfaite. De nombreuses parties de la carotte de glace étaient difficiles à lire, et il semblait que les changements chaotiques de la température caractérisaient le climat de la Terre à différents moments de la période allant de 10 000 à 15 000 ans avant l’ère actuelle.

C’était à peu près à l’époque où la Terre émergeait de la dernière glaciation. La période d'indicateurs instables et sauvages aurait pu être un peu de bruit dans le signal climatique, des impulsions errantes d'informations qu'il ne faut pas prendre à la lettre, car elles pourraient provenir d'une glace qui aurait coulé et plié sur des bosses dans le substrat rocheux du Groenland.

Là encore, cela pourrait suggérer autre chose qui revêt une importance pressante à notre époque: ce climat peut changer rapidement et radicalement.


Extrait avec la permission du nouveau livre La glace au bout du monde: un voyage épique dans le passé enfoui du Groenland et notre avenir périlleux, par Jon Gertner. Publié par Random House, une empreinte de Random House, une division de Penguin Random House LLC, New York, Copyright © 2019 par Jon Gertner. Tous les droits sont réservés.


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