Résumé :
La vaste plaine australienne de Nullarbor semble presque plate et sans relief, mais elle cache un immense réseau de grottes sous la surface. Une étude récente menée par une équipe de recherche de l'Université Curtin a révélé que certaines tranchées peu profondes apparemment ordinaires dans la plaine pourraient en réalité être des traces de surface laissées par un système de grottes souterraines profondes qui se sont progressivement effondrées vers le haut sur une longue période géologique.
Cette découverte aidera non seulement à trouver des grottes souterraines qui étaient auparavant difficiles à trouver, mais pourrait également fournir une nouvelle méthode pour trouver à l'avenir des grottes souterraines sur d'autres planètes comme Mars.
La plaine de Nullarbor s'étend sur le sud de l'Australie, couvrant une superficie de plus de 200 000 kilomètres carrés, et constitue l'une des plus grandes zones calcaires du monde. Ce calcaire s’est formé dans un environnement marin peu profond il y a des dizaines de millions d’années. Il y a environ 14 millions d’années, l’ancien océan s’est progressivement retiré, laissant derrière lui l’immense plateau calcaire actuel.
Au cours des derniers millions d'années, les eaux souterraines ont continué à éroder le calcaire, formant progressivement un réseau complexe de grottes et de cavités souterraines, dont certaines peuvent s'étendre sur des kilomètres. Cependant, comme la plupart de ces structures souterraines sont cachées sous la surface, les scientifiques n’ont pu les étudier que lorsque des grottes traversent la surface pour former des ouvertures, des dolines, etc. Par conséquent, ils n’ont toujours pas une compréhension complète de l’échelle et de la répartition de l’ensemble du système de grottes souterraines.
L'équipe de recherche s'est cette fois concentrée sur un type de relief de la plaine de Nullarbor dont l'origine était jusqu'alors inconnue. Ces structures se présentent sous la forme de tranchées étroites et peu profondes qui s’étendent approximativement dans une direction nord-sud. Certaines peuvent atteindre 20 kilomètres de longueur, mais n’ont que quelques mètres de profondeur. Ils sont si discrets sur le terrain qu'ils pourraient facilement passer pour un relief de terrain ordinaire, mais ils apparaissent clairement dans les modèles numériques de terrain modernes.
À première vue, ces rainures ressemblent à des vallées peu profondes creusées par des rivières, mais les chercheurs ont découvert qu'elles ne correspondent pas aux caractéristiques typiques des reliefs formés par l'érosion fluviale. Ils ont tendance à commencer et à se terminer brusquement, ne sont pas reliés aux rivières ou aux systèmes de drainage des hautes terres environnantes de la plaine de Nullarbor et n'ont pas la structure de ramification que possèdent généralement les rivières.
Après une inspection plus approfondie des sédiments à l'intérieur de la tranchée, les chercheurs n'ont également trouvé aucune preuve évidente de dépôt d'eau courante. Cela signifie que ces reliefs ne sont pas coupés par le ruissellement de surface à long terme, mais peuvent résulter de processus géologiques se produisant sous terre.
Pour trouver des réponses, l'équipe de recherche a mené une étude systématique de ces tranchées peu profondes en utilisant une combinaison de photographies aériennes et de drones, de modèles numériques de terrain par satellite, de relevés de forages, de mesures de grottes et de diverses techniques de détection géophysiques.
La détection géophysique permet d'observer des structures souterraines sans excavation à grande échelle du sol. Le principe s’apparente à l’imagerie médicale utilisant les rayons X pour comprendre l’intérieur du corps humain. Les chercheurs ont comparé les données géomorphologiques de surface avec les données provenant de formations rocheuses souterraines, de forages et de systèmes de grottes connus, trouvant finalement des zones claires de roche brisée sous ces tranchées peu profondes.
Plus important encore, certaines tranchées se trouvent directement au-dessus de systèmes de grottes et de dolines connus. Cela suggère que les tranchées peu profondes observées à la surface ne sont en réalité que des « projections de surface » laissées par les systèmes de grottes souterraines.
Les chercheurs pensent qu'après la formation d'une grotte souterraine, la roche au sommet de la grotte se fissurera et s'effondrera progressivement sous l'influence de la gravité. Parce que ce processus est si lent, et peut prendre des millions d'années, la grotte ne s'effondre pas soudainement, mais s'étend vers la surface à travers une série de zones de fracture se développant progressivement vers le haut.
En fin de compte, les grottes souterraines semblent s'effondrer lentement vers le haut dans la formation rocheuse, laissant de petites tranchées peu profondes à la surface. La surface restant relativement plate, l’existence de ces grottes souterraines a longtemps été difficile à détecter à l’œil nu.
Cette découverte change la façon dont les gens comprennent les paysages de grottes, affirment les chercheurs. Dans le passé, les chercheurs spéculaient souvent sur les structures souterraines en se basant sur les formes observées à la surface, mais les recherches sur la plaine de Nullarbor montrent que certaines caractéristiques de surface très banales peuvent en réalité correspondre à des cavités souterraines plus profondes et plus grandes.
La recherche de ces grottes cachées n'a pas seulement une importance scientifique, mais aussi une valeur pratique. Les zones comportant de grandes cavités souterraines peuvent être confrontées à des problèmes de stabilité géologique lors de la construction de bâtiments, de routes, de tunnels et d'égouts. Connaître l’emplacement des cavités souterraines peut aider les ingénieurs à identifier à l’avance les risques potentiels.
Les grottes sont également très importantes pour les ressources en eau souterraines. Les reliefs karstiques typiques représentent environ 15 % de la superficie mondiale libre de glace, et les ressources en eaux souterraines associées à ces structures géologiques fournissent des sources d'eau à environ 10 à 25 % de la population mondiale. Par conséquent, la localisation précise des grottes souterraines et des canaux d’eau souterraine revêt également une grande importance pour la protection et la gestion des ressources en eau.
De plus, les grottes constituent d'importantes archives naturelles pour l'étude des environnements passés. L’intérieur de la grotte étant relativement fermé et moins affecté par l’altération et l’érosion de la surface, les sédiments, les minéraux et autres matériaux peuvent être préservés pendant une longue période, enregistrant ainsi les changements climatiques, environnementaux et écosystémiques passés.
Certaines grottes abritent même des communautés de vie très uniques. L'environnement isolé de la surface pendant une longue période peut favoriser l'évolution indépendante des organismes sur une longue période, formant de nombreuses espèces spéciales adaptées à l'obscurité, au manque de nourriture et aux environnements extrêmes. Ces écosystèmes souterrains restent parmi les environnements biologiques les moins étudiés sur Terre.
Mais pour étudier ces écosystèmes, il faut d'abord savoir où se trouvent les grottes. De nouvelles recherches sur la plaine de Nullarbor fournissent un nouvel indice pour trouver ces structures cachées : les scientifiques n'ont pas nécessairement besoin de trouver d'abord l'entrée de la grotte, mais peuvent commencer par des changements de relief passés très faibles, voire ignorés, à la surface pour déduire s'il y a des grottes sous terre.
Les chercheurs pensent que cette approche pourrait avoir des implications bien au-delà de l'Australie. Parce que les grottes n’existent pas seulement sur terre, mais peuvent également se former sur d’autres corps célestes.
Surtout sur Mars, les scientifiques ont découvert un grand nombre de grottes souterraines présumées, de tubes de lave et de structures similaires à des cavités souterraines grâce à des orbiteurs et à d'autres missions d'exploration. Mars a maintenant perdu le cycle actif de l'eau que possède la Terre, mais l'activité hydraulique et l'activité volcanique passées ont peut-être créé des cavités souterraines complexes.
Les grottes souterraines intéressent les astrobiologistes car elles offrent un environnement relativement stable. La surface de Mars a longtemps été affectée par un fort rayonnement cosmique, un rayonnement solaire et des changements de température extrêmes, et les grottes souterraines peuvent utiliser les couches rocheuses supérieures pour constituer des barrières naturelles. Par conséquent, en théorie, ils pourraient être plus adaptés que la surface de Mars pour préserver la matière organique et même abriter la vie microbienne.
Cela signifie également que si les humains espèrent rechercher des signes de vie sur Mars à l'avenir, les grottes souterraines pourraient devenir une cible de détection importante. Même si aucune vie n’est finalement trouvée dans ces grottes, elles pourraient servir de bases potentielles pour de futures missions habitées vers Mars, offrant aux astronautes une protection naturelle contre les radiations et un environnement relativement stable.
La plaine de Nullarbor constitue une « scène de simulation » très précieuse de la Terre. La surface ici est sèche et stable, et les grottes souterraines sont depuis longtemps cachées sous le paysage relativement plat. Cela ressemble à certaines zones de Mars qui manquent de circulation d’eau moderne et présentent moins de changements de surface.
Les chercheurs pensent donc que si les grottes profondes peuvent être localisées avec précision à travers de faibles rainures à la surface de la plaine de Nullarbor, des méthodes similaires pourront être utilisées pour analyser les données de surface sur d'autres planètes à l'avenir. Pour Mars, les sondes orbitales ont pu obtenir des modèles numériques de terrain de haute précision. Si les scientifiques parviennent à identifier des « empreintes » de surface similaires à partir de ces données, il sera peut-être possible de localiser davantage les grottes souterraines.
On ne sait pas encore combien de systèmes de grottes non découverts se cachent dans la plaine de Nullarbor, et encore moins s'il existe des structures souterraines présentant des caractéristiques de surface similaires sur d'autres planètes. Cependant, l’équipe de recherche estime que cette découverte montre que certains reliefs apparemment simples, plats et même familiers peuvent encore cacher un immense monde souterrain.
Des recherches pertinentes ont été publiées dans la revue Communications Earth & Environment. Les chercheurs ont souligné que l’idée de découvrir des grottes souterraines depuis la surface peut non seulement aider les humains à recomprendre la Terre, mais pourrait également fournir de nouveaux outils géologiques pour l’exploration future d’autres corps célestes tels que Mars. Pour les grottes qui n'ont pas d'entrée évidente mais qui peuvent avoir d'immenses espaces souterrains, la véritable entrée peut ne pas être en surface, mais cachée sous des tranchées peu profondes et presque discrètes.
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