Aujourd'hui, l'Antarctique est recouvert par la plus vaste calotte glaciaire de la planète. Cette immense masse de glace renferme près de 90 % des réserves de glace terrestre et suffisamment d'eau pour faire monter le niveau des océans d'environ 52 mètres si elle venait à fondre intégralement. Pourtant, ce paysage figé est relativement récent à l'échelle géologique.

Les premières grandes calottes glaciaires s'y sont formées il y a environ 34 millions d'années, à la transition entre l'Éocène et l'Oligocène. Les scientifiques attribuent principalement cet événement à la baisse de la concentration de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère : en diminuant l'effet de serre, cette chute du CO₂ aurait favorisé un refroidissement suffisant pour permettre à la glace de s'installer durablement. Mais cette explication laisse subsister une énigme. À cette époque, la température moyenne de la Terre restait encore environ 5 °C supérieure à celle d'aujourd'hui. Plus étonnant encore, l'Antarctique s'est recouvert de glace près de 30 millions d'années avant l'hémisphère Nord, alors que la baisse du CO₂ concernait l'ensemble de la planète. 

Pourquoi un tel décalage ? C'est précisément cette question qu'ont voulu résoudre des chercheurs de l'université de Southampton, dont les travaux viennent d'être publiés dans la revue Science. Si leur réponse ne remet pas en cause le rôle du CO₂, elle ajoute en revanche une pièce essentielle au puzzle : la géologie profonde aurait préparé le terrain bien avant que le climat ne bascule.

Quand les profondeurs de la Terre soulèvent un continent

Pour remonter aux origines de la calotte antarctique, les chercheurs ont reconstitué l'évolution de l'Antarctique oriental (la partie Est du continent) sur plus de 100 millions d'années. Leur approche combine des modèles numériques de dynamique du manteau terrestre, d'évolution des paysages, de climat et de croissance des calottes glaciaires.

Leur scénario débute lors de la fragmentation du Gondwana, un ancien supercontinent. Lorsque l'Antarctique et l'Afrique actuels commencent à se séparer, il y a près de 180 millions d'années, cette rupture des plaques tectoniques génère de lentes perturbations dans le manteau terrestre, appelées ondes mantelliques, qui auraient progressivement soulevé la surface de l'Antarctique oriental pendant plus de 100 millions d'années. Les simulations montrent qu'elles ont contribué à façonner un vaste plateau d'altitude, un escarpement côtier de près de deux kilomètres de haut et les montagnes Gamburtsev, aujourd'hui entièrement enfouies sous plusieurs kilomètres de glace. 

Il y a à peu près 45 millions d'années, une grande partie de cette région aurait ainsi dépassé les deux kilomètres d'altitude, un seuil déterminant : la température de l'air diminue avec l'altitude, d'environ 1 °C tous les 100 mètres. Les sommets devenaient alors suffisamment froids pour que la neige résiste à la fonte estivale, s'accumule progressivement et donne naissance aux premiers glaciers. Selon les auteurs, c'est ce relief élevé qui a offert à la glace un premier point d'ancrage, alors même que le climat mondial demeurait relativement chaud.

Une glaciation née de la rencontre entre la tectonique et le climat

Une fois les premiers glaciers installés, c'est le climat qui a pris le relais. En s'étendant, la glace renvoie une plus grande partie du rayonnement solaire vers l'espace : c'est l'effet d'albédo. Les chercheurs estiment que ce mécanisme a contribué à refroidir la planète d'environ 1 °C. Dans le même temps, un air plus froid retient moins de vapeur d'eau, l'un des principaux gaz à effet de serre naturels, ce qui a amplifié encore davantage le refroidissement. Ces rétroactions ont permis à la calotte glaciaire de s'étendre progressivement jusqu'aux côtes du continent antarctique.

Simulation de la croissance de la calotte glaciaire de l'Antarctique oriental entre 100 et 34 millions d'années. Les chercheurs montrent qu'une fois les montagnes Gamburtsev suffisamment élevées, une vaste calotte glaciaire peut commencer à se former. © T. M. Gernon et al., Science 393, 2026

Les chercheurs ne contestent donc pas le rôle central de la baisse du CO₂ atmosphérique,  qui reste le déclencheur de la glaciation. En revanche, leur étude montre qu'elle n'aurait probablement pas suffi à elle seule : sans le soulèvement progressif de l'Antarctique oriental, le continent n'aurait peut-être jamais atteint l'altitude critique permettant à la glace de s'installer durablement. Cette interprétation explique également pourquoi l'hémisphère Nord est resté pratiquement dépourvu de vastes calottes glaciaires pendant encore près de 30 millions d'années. Les terres arctiques, moins élevées, ne réunissaient pas les mêmes conditions topographiques pour amorcer une glaciation, malgré une baisse similaire du CO₂.

Au-delà de l'histoire de l'Antarctique, ces travaux mettent en lumière un aspect souvent sous-estimé du système climatique terrestre. Les grandes transitions climatiques ne dépendent pas uniquement de l'atmosphère ou des océans : elles peuvent être préparées pendant des dizaines de millions d'années par les mouvements extrêmement lents qui animent les profondeurs de notre planète. Une manière de rappeler que, sur Terre, la tectonique et le climat sont intimement liés, même si leurs effets s'expriment à des rythmes très différents.