Ces drôles de cônes appelés molards

Ceci est un molard de laboratoire. C’est l’objet d’étude de Calvin Beck, doctorant au laboratoire Morphodynamique continentale et côtière, à Caen. Il cherche à observer, comprendre et modéliser la formation de ces monticules de pierres et de sédiments qui, dans la nature, peuvent mesurer de quelques dizaines de centimètres à plusieurs mètres de haut. Dans son laboratoire, le chercheur a contrôlé tous les paramètres de l’évolution de ces cônes afin d’en construire un modèle 3D fiable.

À ce jour, seuls quelques dizaines de sites à travers le monde présentant des molards ont été identifiés, en Argentine, au Canada, au Groenland, ou ici en Alaska. Dans les régions montagneuses, les molards sont un indice de dégradation du pergélisol, le sol gelé en permanence. Fragilisés par le réchauffement des températures, des blocs de sédiments cimentés par la glace dévalent les pentes lors de glissements de terrain. Au fil des jours, à mesure qu’ils se réchauffent, ces blocs gelés adoptent un profil conique caractéristique.

Pour obtenir des molards de laboratoire, Calvin Beck commence par fabriquer un bloc de pergélisol artificiel : il remplit un moule en bois avec un mélange d’eau et de sédiments ramenés d’Islande lors d’une précédente mission. Chaque bloc cubique pèse une cinquantaine de kilos et mesure 30 centimètres de côté. Au fil des expériences, le chercheur fait varier la composition en eau et en sédiments des blocs de pergélisol. À terme, cette approche pourrait lui permettre de deviner la composition du pergélisol qui a donné naissance aux molards retrouvés sur le terrain.

Puis direction la chambre froide du laboratoire. Soumis à une température de - 20 °C, le mélange eau-roche refroidit durant plusieurs jours, jusqu’à former de gros cubes de glace et de pierres. Une fois entièrement gelé, le bloc est démoulé et placé dans la salle d’expérimentation où il se réchauffe doucement à une température d’environ 17 °C.

Les blocs gelés sont placés sur une plateforme munie d’un système d’évacuation d’eau. On peut également voir sur le socle de bois différents marqueurs, de type QR code simplifié, qui sont autant de « cibles » pour le réseau de caméras utilisé pour observer la fonte des blocs de sédiments congelés. Ces cibles fournissent l'échelle pour le modèle topographique final. L’expérience peut enfin commencer !

Pendant plusieurs jours, la glace fond et les molards prennent peu à peu leur forme conique caractéristique. Leur évolution est suivie par photogrammétrie : 18 caméras prennent une photo toutes les 30 minutes pendant deux jours. Calvin Beck peut ainsi créer un modèle 3D de l’expérience, en combinant les photographies prises sous différentes perspectives.

Une fois le bloc de pergélisol complètement dégelé, Calvin Beck produit un modèle topographique pour chaque étape de la dégradation du bloc. L'évolution du modèle 3D en accéléré permet de déterminer les phases et les processus de dégradation dominants selon la taille et le type de sédiments utilisés.

La formation des molards dans la nature résulte de la dégradation du pergélisol. Saisir comment les molards se forment en laboratoire pourrait aider les scientifiques à mieux déterminer la nature du pergélisol des montagnes, où il est présent de manière discontinue, et de mieux comprendre sa dégradation sous l’effet du changement climatique. Un enjeu crucial, alors que les glissements de terrain en montagne sont amenés à se multiplier.