Jusqu'ici, le raisonnement paraissait simple. Lorsqu'un sol est gelé, la glace présente entre les grains de sédiments agit comme une sorte de ciment. Elle devrait donc limiter leur déplacement et ralentir l'érosion des rivières.

Mais des observations réalisées dans le Haut-Arctique canadien avaient déjà semé le doute. De nouveaux chenaux fluviaux semblaient pouvoir apparaître très rapidement, suggérant une érosion bien plus intense que prévu.

Pour comprendre ce phénomène, des scientifiques de l'Université Simon Fraser et de l'Université de Colombie-Britannique ont recréé une rivière en laboratoire. Leur dispositif consistait en un canal incliné de 1,20 mètre de long, rempli de billes de verre représentant les sédiments.

Le résultat les a pris de court. Dans certaines conditions, l'érosion était environ dix fois plus rapide que celle attendue dans un sol non gelé. « Nous nous attendions littéralement à voir l'inverse de ce que nous avons finalement vu », reconnaît Jonas Eschenfelder, chercheur à l'Université Simon Fraser. Les expériences ont été répétées à plusieurs reprises avant que l'équipe accepte le résultat.

« Ce n’est pas possible »

La surprise était telle que les chercheurs ont d'abord douté de leur propre expérience. « Nous avons vu les résultats, nous nous sommes regardés, nous nous sommes dit : "Ce n'est pas possible" », raconte Shawn Chartrand, également chercheur à l'Université Simon Fraser.

Une deuxième série de tests a pourtant abouti au même résultat.

L'explication se trouverait dans une phase bien particulière : le début du dégel saisonnier. Lorsque tout le sol est gelé, les sédiments restent effectivement immobilisés. Mais lorsque les températures remontent, seule une fine couche superficielle dégèle tandis que le pergélisol reste gelé en profondeur.

L'eau qui circule en surface ne peut alors pas pénétrer dans le sol. Elle se disperse latéralement, multiplie les chemins d'écoulement et entraîne davantage de sable et de particules. Un mécanisme capable d'accélérer fortement l'érosion.

Les chercheurs ont ensuite élaboré des modèles mathématiques et se sont rendus sur l'île de Tallurutit, également appelée île Devon, dans l'Arctique canadien, afin de confronter leur théorie au terrain.

Un phénomène crucial dans un Arctique qui se réchauffe

Cette découverte pourrait prendre une importance croissante avec le changement climatique. À mesure que les températures augmentent, l'Arctique connaît des périodes de dégel plus longues et ses paysages, gelés depuis des milliers d'années, se transforment.

Pour les chercheurs, la région est en quelque sorte en train de « se réveiller », avec notamment l'apparition et la réorganisation de réseaux de rivières. « On croit comprendre les bases du fonctionnement des choses, mais parfois, ça ne marche pas comme ça », souligne Shawn Chartrand.

L'équipe souhaite désormais multiplier les observations sur le terrain, tout au long de l'année et sous différentes températures. Un enjeu qui dépasse la seule géomorphologie. « L'Arctique devient un lieu de plus en plus important sur le plan géopolitique, environnemental et en matière de projets d'infrastructure », rappelle Jonas Eschenfelder.

Les résultats, publiés dans Communications Earth & Environment, montrent surtout combien il reste difficile de prévoir précisément la réaction de ces paysages au réchauffement climatique.