Le dégel du pergélisol entraîné par le changement climatique pourrait libérer les microbes piégés et les matières radioactives.

Alors que le changement climatique réchauffe l’Arctique, la fonte des glaces pourrait libérer des produits chimiques dangereux et des matières radioactives datant de la guerre froide. La disparition du pergélisol pourrait également libérer des virus et des bactéries qui ont dormi sous la glace arctique pendant des dizaines de milliers d’années, selon une nouvelle étude.

En se penchant sur les archives historiques et les études antérieures sur la contamination, les chercheurs ont découvert qu’en plus des retombées des explosions nucléaires et des polluants tels que le mercure, l’arsenic et le DDT, les micro-organismes dits de Mathusalem – des microbes qui ont été enfermés dans le pergélisol pendant des millénaires – peuvent se réveiller si le changement climatique fait fondre la glace arctique et que les microbes dégèlent. Cela pourrait libérer des bactéries résistantes aux antibiotiques ou introduire des virus que les humains n’ont jamais rencontrés auparavant.

Le terme «pergélisol» décrit un sol qui a été gelé en continu pendant deux ans ou plus et peut inclure du sol seul ou de la terre mélangée à de la glace et recouverte de neige, selon le National Snow and Ice Data Center (NSIDC). Le pergélisol couvre environ 23 millions de kilomètres carrés de l’hémisphère nord, et son épaisseur varie de moins de 1 mètre à plus de 1 000 m, selon le NSIDC.

La majeure partie de la couverture de pergélisol arctique a persisté pendant 800 000 à 1 million d’années, mais le changement climatique ronge même certaines des plus anciennes réserves de glace. Le réchauffement dans l’Arctique progresse au moins deux fois plus rapidement qu’ailleurs dans le monde, et les 15 dernières années ont réchauffé et fait fondre la région au point où le paysage gelé s’est transformé en permanence, selon le 2020 Arctic Report Card publié par le Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA). 

L’un des dangers connus du réchauffement de l’Arctique est la libération de vastes réserves de gaz à effet de serre. La fonte du pergélisol libère des millions de tonnes de dioxyde de carbone et de méthane chaque année, et cette quantité est susceptible d’augmenter à mesure que la Terre continue de se réchauffer.

Mais jusqu’à présent, les scientifiques ne connaissaient pas l’étendue des dangers posés par les polluants stockés dans le pergélisol –

« tout, des microbes et des virus potentiels aux déchets nucléaires, aux produits chimiques et au mercure », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Kimberley Miner, ingénieur en systèmes scientifiques chez Jet de la NASA. Propulsion Lab au California Institute of Technology (JPL-Caltech).

« Presque personne n’avait jamais réuni toutes ces différentes choses », a déclaré Miner.

Qu’y a-t-il dans le pergélisol ?

Les scientifiques ont examiné des centaines d’études antérieures pour cataloguer les dangers microbiens, viraux et chimiques émergents dans le nouvel Arctique et recommander des priorités de recherche pour quantifier et traiter ces risques, ont écrit les auteurs.

Depuis le début des essais nucléaires dans les années 1950, des matières radioactives ont été déversées dans l’Arctique. Pendant la guerre froide, de la fin de la Seconde Guerre mondiale à 1991, les États-Unis et l’Union soviétique ont mené des essais nucléaires et des recherches dans l’Arctique qui ont laissé des niveaux élevés de déchets radioactifs dans le sol et le pergélisol, ont découvert les chercheurs.

Les détonations de l’Union soviétique dans l’archipel de Novaya Zemlya, entre 1959 et 1991, ont libéré 265 mégatonnes d’énergie nucléaire ; les Russes ont également sabordé plus de 100 sous-marins nucléaires déclassés dans les mers de Barents et de Kara, libérant du plutonium radioactif et du césium qui peuvent être détectés aujourd’hui dans les sédiments du fond marin et les calottes glaciaires, ainsi que dans les plantes et le sol sous les glaciers, selon l’étude.

L’US Camp Century , un centre de recherche à propulsion nucléaire au Groenland, a généré des déchets radioactifs qui ont été abandonnés sous la glace lorsque le site a été déclassé en 1967. Cette glace recule maintenant rapidement, avec des pertes d’environ 243 tonnes par année, alors que l’Arctique se réchauffe. Et lorsqu’un bombardier américain B-52 s’est écrasé près de la base aérienne danoise de Thulé au Groenland en 1968, la charge utile de son missile nucléaire s’est rompue et a libéré de l’uranium et du plutonium de quatre bombes dans la calotte glaciaire. Les niveaux de rayonnement arctique pourraient rester nocifs jusqu’à 2500, ont rapporté les auteurs de l’étude.

Des décennies d’exploitation minière dans l’Arctique sur des dizaines de milliers de kilomètres carrés ont également laissé derrière elles des déchets riches en métaux lourds toxiques tels que le mercure, l’ arsenic et le nickel. Ces polluants se sont depuis enfoncés profondément dans le sol arctique et pourraient menacer la faune et les communautés humaines en Alaska, au Canada, au Groenland, en Scandinavie et en Russie, selon l’étude. On estime que 800 000 tonnes de mercure à lui seul sont stockées dans le pergélisol, et les tendances actuelles au réchauffement pourraient augmenter les émissions de mercure dans l’Arctique jusqu’à 200 % d’ici 2300, selon les chercheurs. 

Le pergélisol arctique emprisonne également des réservoirs de produits chimiques dangereux qui ont été interdits au début des années 2000, comme l’insecticide DDT (dichloro-diphényl-trichloroéthane) et les PCB (polychlorobiphényles), un groupe de produits chimiques largement utilisés dans les liquides de refroidissement. Ces polluants organiques persistants, ou POP, ainsi que d’autres, se sont rendus dans l’Arctique par voie atmosphérique et, au fil du temps, se sont concentrés dans le pergélisol. Cependant,

« peu d’études ont retracé le transport et les risques des POP », suggérant que « l’impact de ces produits chimiques dans les systèmes arctiques est sous-estimé », selon l’étude. 

Des menaces microbiennes pourraient également se cacher dans le pergélisol arctique. Parce que les microbes de l’Arctique ont évolué pour survivre à des températures inférieures à zéro avec un accès minimal aux nutriments ou à l’eau, beaucoup sont capables de revenir à la vie même après des milliers d’années dans un gel profond. Dans des études antérieures, d’autres chercheurs ont relancé des populations bactériennes dans le pergélisol datant d’il y a 30 000, 120 000 et même un million d’années, ont rapporté les scientifiques.

Trouver le risque

Mais l’identification des polluants dans le pergélisol n’est qu’une partie du calcul de leur risque pour l’Arctique et au-delà ; l’autre partie de l’équation est la rapidité avec laquelle le pergélisol fond, a déclaré Miner.

« Il y a un dégel progressif, qui est juste un dégel d’une année à l’autre qui descend lentement du sommet. Et puis il y a un dégel brusque, où, par exemple, vous pouvez perdre un côté entier d’une colline de pergélisol en une série de semaines. C’est le genre de différence qui devra être cartographiée afin de comprendre quand et comment ces choses peuvent émerger », a déclaré Miner.

Un autre facteur important est que différents polluants présentent des niveaux de risque variables en fonction de la quantité de polluants, de la durée d’exposition et de la manière dont les personnes et la faune peuvent entrer en contact avec eux, a-t-elle ajouté. Pour cette raison, une prochaine étape pour les chercheurs pourrait être d’attribuer un profil de risque aux polluants récemment identifiés dans le pergélisol. Mais il est plus difficile d’évaluer les risques des microbes de Mathusalem du pergélisol, car on ne sait pas quels types de bactéries et de virus pourraient émerger d’un ancien sol gelé.

« Nous avons une très petite compréhension du type d’extrêmophiles – des microbes qui vivent dans de nombreuses conditions différentes pendant longtemps – ont le potentiel de réapparaître », a déclaré Miner. « Ce sont des microbes qui ont co-évolué avec des choses comme des paresseux géants ou des mammouths, et nous n’avons aucune idée de ce qu’ils pourraient faire une fois libérés dans nos écosystèmes. »

À long terme, il serait préférable de garder ces organismes et polluants dans leurs tombes de pergélisol plutôt que d’essayer de les contenir une fois qu’ils se sont échappés, a déclaré Miner.

« Il est absolument essentiel de s’assurer que nous faisons tout ce qui est en notre pouvoir pour garder le pergélisol – et généralement l’Arctique – gelé », a-t-elle déclaré. « Ce serait tellement plus facile si nous n’avions pas à faire face à l’un d’entre eux, en plus des propositions de remédiation à long terme. »

Les résultats ont été publiés le 30 septembre dans la revue Nature Climate Chang