Un phénomène fascinant se manifeste sous l’Antarctique, où un « trou gravitationnel » intrigue les scientifiques. Une étude récente explore ses origines et son évolution au cours des dernières millions d’années, offrant des perspectives sur les relations entre les dynamiques internes de notre planète et les variations maritimes.
Reliefs et dépressions du géoïde en fausses couleurs. Montre en bleu le Bas Génoïde Antarctique (Antarctic Geoid Low, AGL), la région de l’Antarctique où s’étend le ‘trou gravitationnel’. / Crédit: ICGEM
En Antarctique, entre la Terre Victoria et la Terre de Marie Byrd, centré dans la Baie de Ross, se trouve un énorme « trou gravitationnel » : une zone s’étendant sur plusieurs millions de kilomètres carrés où le niveau de la mer est inférieur de plus de 100 mètres à la moyenne mondiale.
Cette anomalie, connue sous le nom de Bas Génoïde Antarctique (Antarctic Geoid Low, AGL), a évolué au fil du temps. Au cours de dizaines de millions d’années, elle a progressivement augmenté, notamment à cause des mouvements lents du manteau terrestre qui affectent son équilibre. Une nouvelle étude publiée dans Scientific Reports, menée par des géophysiciens de l’Université de Floride et de l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), reconstruise comment et pourquoi cette dépression gravitationnelle a émergé et s’est intensifiée au cours des 70 derniers millions d’années.
“Si nous comprenons mieux comment l’intérieur de la Terre influence la gravité et le niveau de la mer, nous serons à même de mieux appréhender les facteurs influençant la croissance et la stabilité des grandes calottes glaciaires”, précise un des chercheurs.
Que se passe-t-il sous l’Antarctique
Lorsque l’on imagine la Terre, on pense à une sphère régulière. En réalité, sa forme gravitationnelle — le géoïde — est irrégulière, puisque la distribution des masses à l’intérieur de la planète n’est pas uniforme. Une distinction importante entre en compte. Dans les modèles géodétiques utilisés pour la cartographie et le GPS, le point le plus « bas » du géoïde se trouve dans l’Océan Indien. Cependant, en adoptant une perspective géodynamique, référée à un ellipsoïde hydrostatique — c’est-à-dire à la forme que la Terre aurait en équilibre parfait sous l’effet de la gravité et de la rotation — la dépression non hydrostatique la plus profonde se situe en Antarctique, dans la zone de la Baie de Ross.
Anomalies du géoïde non hydrostatiques : en haut la distribution mondiale ; en bas le détail sur l’Antarctique et les zones environnantes, où se trouve la dépression la plus profonde, dans le secteur de la Baie de Ross. / Crédit: Scientific Reports 2025
Pour en déterminer l’origine, les chercheurs ont combiné des données sismiques mondiales et des modèles physiques de la dynamique du manteau. “Imaginez faire une tomodensitométrie de toute la Terre, mais nous n’avons pas les radiographies comme dans une étude médicale. Nous avons les tremblements de terre. Les ondes sismiques fournissent la ‘lumière’ qui éclaire l’intérieur de la planète”, raconte un des chercheurs.
Les simulations montrent qu’en dessous de l’Antarctique occidental se trouvent de vastes structures du manteau avec des densités diverses par rapport aux régions voisines. Ces variations modifient le champ gravitationnel. Là où la gravité est plus faible, l’eau tend à se redistribuer vers des zones d’attraction plus forte. “Dans les zones à faible gravité, la surface océanique peut se trouver légèrement plus proche du centre de la Terre, car l’eau s’écoule vers les zones de gravité plus forte”, précise le géophysicien.
Pourquoi l’anomalie s’est-elle intensifiée (et quel lien avec le climat)
Grâce à des modèles numériques avancés, l’équipe a reconstitué l’évolution de l’anomalie au cours des 70 derniers millions d’années. À l’origine, la dépression gravitationnelle était plus faible. Puis, entre environ 50 et 30 millions d’années, elle a commencé à augmenter en intensité, coïncidant avec une réorganisation des flux convectifs dans le manteau sous l’Antarctique occidental.
Selon les simulations, l’accumulation progressive et la migration de matériaux rocheux de différentes densités dans les profondeurs de la planète ont modifié la distribution des masses, accentuant la déformation du géoïde et rendant l’anomalie de plus en plus marquée au fil du temps.
Le moment retentit avec une phase cruciale de l’histoire du continent : le début de la glaciation généralisée de l’Antarctique. Le lien direct n’est pas encore prouvé, mais l’étude suggère que les processus profonds du manteau pourraient avoir influencé la distribution des océans autour du continent, modifiant l’équilibre entre l’océan et les calottes glaciaires.
“La grande question est : comment notre climat est-il lié à ce qui se passe à l’intérieur de notre planète ?”, conclut un des experts. La prochaine étape consistera à vérifier plus rigoureusement cette potentielle relation causale, à travers de nouvelles modélisations reliant gravité, niveau de la mer et variations d’élévation continentale.